JP4530237B2 - 変速装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、変速装置に関し、特に、クラッチの切り離し動作に応答して素早く変速ギヤを切り替えることができる変速装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
シフトドラムの周りに形成されたカム溝にシフトフォークを係合させておき、シフトドラムを回動させることによりシフトフォークを移動させてギヤの噛合わせを切り換える変速装置が知られている。前記シフトフォークの移動に際しては、車両の動力源と変速装置との間の動力伝達経路を切断する必要があり、そのためにクラッチ機構が採用される。近年、クラッチ機構による動力伝達機構の切断とシフトドラムの駆動とを単一のモータにより行う電動式変速装置が知られている(例えば、特開平11−82710号公報参照)。
【0003】
この電動式変速装置は、シフトドラムを間欠的に回動させるアーム(マスタアーム)を駆動するチェンジスピンドルを有する。チェンジスピンドルにはクラッチを断続させるクラッチレバーも結合されている。動作時は、チェンジスピンドルを予定角度回転させるとクラッチアームを介してクラッチが切り離され、その位置からさらにチェンジスピンドルを回転させると、シフトドラムが回転してシフトフォークが偏倚し、ギヤの噛合わせが切り換えられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来は、チェンジスピンドルが予定角度回転してクラッチが切り離されるまでシフトドラムが回転しないため、シフト動作の開始から実際にギヤが切り替わるまでの時間が長くなっていた。また、シフトフォークで移動されるギヤ同士の連結部材にダボを形成するとともに、このダボが係合するダボ孔をギヤに形成し、前記連結部材のダボがどのギヤのダボ孔と結合されるかによって変速比を決定している。
【0005】
このダボとダボ孔とは、クラッチが切れて慣性による回転が続いているときにスムーズに結合される構造を有する。しかし、クラッチが切れてからシフトドラムを回転させる従来の装置では、クラッチが切れてから前記ダボとダボ孔とを結合する動作に至るまでの時間が長い。そのために慣性が小さく、ダボとダボ孔とが結合されにくく、スムーズにギヤが切り替わらないことがある。
【0006】
変速動作に先立って、前記シフトフォークを該シフトフォークの偏倚方向にばねで付勢しておくようにしたシフト機構が提案されている(実開昭62−40349号公報、特開平5−203048号公報参照)。しかし、これらのシフト機構では、シフトドラムを用いるのではなくシフトフォークを直接駆動するので、シフトフォーク駆動専用にモータを設けなければならない。
【0007】
本発明の目的は、上記問題点を解消し、クラッチが切り離されたならば、直ちにシフトフォークが移動して、迅速にギヤの切り替えが行われるようにすることができる変速装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、シフトフォークの移動により、動力源と出力軸との間に設けられたギヤ列を切り替えて動力源の回転数と出力軸の回転数との比を変化させる変速装置において、前記シフトフォークを移動させるシフトドラムと、前記動力源および前記ギヤ列間に設けられたクラッチと、前記シフトドラムおよび前記クラッチを付勢するシフトスピンドルと、前記シフトスピンドルおよび前記シフトドラム間に設けられ、該シフトスピンドルの第1作動角から作動開始して前記シフトドラムを予定角度回動させる間欠駆動手段と、前記シフトスピンドルおよび前記シフトドラム間に設けられ、前記クラッチの切り離しが完了する前記シフトスピンドルの第2作動角より小さい第3作動角で、前記シフトドラムを回動方向に付勢開始する付勢手段とを具備した点に第1の特徴がある。
【0009】
第1の特徴によれば、シフトスピンドルが回動すると第2作動角でクラッチが切れる。そして、クラッチが切られるのに先立って付勢手段により第3作動角からシフトドラムにプリロードがかかり始める。したがって、クラッチが切れたならば直ちにシフトドラムが予定角度回動してギヤ列の切替えが行われる。
【0010】
また、本発明は、前記第1作動角より大きい作動角では前記付勢手段による付勢力が解除されるように構成された点に第2の特徴がある。第2の特徴によれば、第1作動角に達した後、つまり間欠駆動手段によるシフトドラムの回動が開始された後は、シフトスピンドルの回動に対してシフトドラムが追従する。
【0011】
また、本発明は、前記シフトドラムの回動角度を検出するドラム位置検出手段を具備した点に第3の特徴がある。第3の特徴によれば、第1作動角に至る前に前記付勢手段によってシフトドラムが回転することがあった場合にも、シフトドラムの位置を認識することができるので、この角度検出結果に基づく各種の制御を、シフトドラムの位置に対応して確実に行うことができる。
【0012】
さらに、本発明は、前記シフトスピンドルを駆動するモータを具備した点に第4の特徴がある。第4の特徴によれば、モータによってクラッチの切り離しと、ギヤの切替えが行われる装置において、クラッチの切替えが短時間で確実に行われる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図2は、本発明の一実施形態に係る電動式変速装置を含むエンジンの要部構成図である。同図において、ピストン1に連結されるクランク軸2は遠心クラッチ3ならびにギヤ4,5を介して位置・容量変換クラッチ6に結合される。クラッチ6の出力は変速装置の第1軸7に結合され、第1軸7は複数のギヤからなるギヤ列8を介して第2軸9に結合される。さらに、第2軸9はギヤ10,11を介して出力軸12に結合される。第1軸7および第2軸9には、フォーク13,14,15でこれら軸上を移動させられる連結部材(スライダ)16,17,18が配置される。各スライダ16〜18は軸方向両端にそれぞれダボを有しているとともに、各スライダ16〜18の両側に位置するギヤの側面には、前記ダボと結合するダボ孔がそれぞれ設けられる。
【0014】
フォーク13〜15の端部つまり前記スライダと係合する側とは反対側の端部はシフトドラム19の円周に沿って形成されたカム溝19a,19b,19cに係合する。シフトドラム19の軸19dはインデックス機構部20を介して変速操作入力部材としてのシフトスピンドル21に結合される。
【0015】
シフトスピンドル21はギヤ列22を介してモータ23に結合される。またシフトスピンドル21にはクラッチアーム24が取付けられ、このクラッチアーム24は前記位置・容量変換クラッチ6の操作軸25に係合する。なお、クランク軸2に対向してエンジン回転数センサ26が設けられ、第2軸9のギヤの1つに対向して車速センサ27が設けられる。また、シフトドラム19の軸19dにはドラム位置センサ28が設けられ、クラッチアーム24と係合する操作軸25にはスピンドル角度センサ29が設けられ、吸気管にはスロットルセンサ30が設けられる。各センサの出力は図示しないECUに接続される。ドラム位置センサ28によって変速装置のギヤの切替え位置を検出し、例えば、表示装置にギヤポジションを表示させることができる。
【0016】
上記構成において、変速動作時には、モータ23を付勢してシフトスピンドル21を回動させる。そうすると、クラッチレバー24が回動させられてクラッチ6が切られるとともに、インデックス機構部20が付勢されてシフトドラム19が間欠送りされる。その結果、フォーク13〜15が移動してギヤ列8のギヤが切り換えられ、このギヤの切り替えに応じた変速比が得られる。
【0017】
図1は、前記インデックス機構部つまりシフトドラム19の間欠送り機構部20の断面図、図3は図1のA−A矢視図であり、プリロードアームの要部を示す図である。また、図4はプリロードアームの一部を構成するサブアームの斜視図である。図1〜図4において、シフトドラム19は軸受31およびこの軸受31と対になる、図示しない軸受で回転自在に支持される。フォーク15は、フォークガイド32上に摺動自在に取付けられる。シフトドラム19の端部にはボルト33によってシフトプレート34が取付けられる。シフトプレート34にはボルト33を中心として等角度間隔でインデックスピン35が嵌合される。
【0018】
シフトスピンドル21上には、図1において左から順に、クラッチアーム24、サブアーム36、およびマスタアーム37が配設される。クラッチアーム24およびサブアーム36はシフトスピンドル21に対してスプライン結合されていて、互いに一体的に回動可能である。一方、マスタアーム37は、サブアーム36に対し、リターンスプリング38およびプリロードスプリング39を介して従動することができるよう、シフトスピンドル21上で円周方向に回動自在に支持される。なお、サブアーム36およびマスタアーム37はいずれもシフトスピンドル21を中心に角度θで2方向に延びるアーム部分を形成して全体にV字状をなすが、図1においては、理解の容易のため角度θを180°に展開して示す。
【0019】
マスタアーム37の一方のアーム部分(短アーム部分)37Aには窓37aが設けられ、この窓37aにはケーシング40から突出して設けられるリターンピン41が遊嵌されるとともに、サブアーム36の一方のアーム部分(短アーム部分)36Aの屈曲端部36aが遊嵌される。マスタアーム37の窓37aの上部縁は切り起こされてフック37bを形成しており、これらリターンピン41、フック37bおよび屈曲端部36aの側面部は、コイル部分がマスタアーム37のボス部分に遊嵌するリターンスプリング38の両端部分で弾力的に挟まれる。
【0020】
一方、マスタアーム37の他方のアーム部分(長アーム部分)37Bの中央部分には切り起こしによってフック37cが形成され、このフック37cとサブアームの他方のアーム部分(長いアーム部分)36Bの屈曲端部36bの側面部は、コイル部分がサブアーム36のボス部分に遊嵌するプリロードスプリング39の両端部分で弾力的に挟まれる。
【0021】
マスタアーム37の一方の面つまりシフトドラム19側には、インデックスピン35に係合するプレート(「送りプレート」と呼ぶ)42が取付けられる。この送りプレート42は長孔42a,42bを有する。マスタアーム37の長アーム部分37Bの長手方向中央および先端にはそれぞれ段付きのガイドピン43,44が固着されていて、このガイドピン43,44が前記送りプレート42の長孔42a,42bにそれぞれ遊嵌している。したがって、送りプレート42はガイドピン43,44により長アーム部分37Bの長手方向に変位自在である。送りプレート42にはインデックスプレート34側に切り起こしたフック42cが形成される。このフック42cの先端は、シフトスピンドル21を中心にマスタアーム37が揺動したときにインデックスピン35に係合してシフトドラム19を予定角度回動させる。
【0022】
なお、インデックスプレート34の周囲には予定角度間隔で複数の凹部つまりカム溝が設けられ、このカム溝には図示しないドラムストッパが弾力的に押圧されて係合する。シフトドラム19はドラムストッパの押圧力で位置が保持されているため、送りプレート42によって、この押圧力以上の力でインデックスピン35が付勢されることにより、シフトドラム19は回動する。
【0023】
前記ガイドピン43には、シフトスピンドル21の中心方向に送りプレート42を付勢するリターンスプリング45が設けられる。送りプレート42のフック42cは図3に示すように、互いに隣接する2本のインデックスピン34を挟むよう設定された間口を有する鰐口状に形成されており、フック42cの先端は、マスタアーム37が一方向に揺動して戻る時に、インデックスピン35を回避するための逃げ角度αが設けられる。
【0024】
図5はシフトスピンドル21の角度とシフト送り角度およびクラッチリフトとの関係を示す図である。図5を併せて参照しつつ上記構成の変速装置の動作を説明する。モータ23が付勢されてシフトスピンドル21が回動すると(初期角度φ0)、それに伴ってサブアーム36が回動し、クラッチアーム24も回動する。シフトスピンドル21が角度φ1まで回動すると、クラッチ6がリフトを開始(切断開始)し、角度φ3でリフト最大値に達する。つまりクラッチ6が切断を完了する。
【0025】
一方、サブアーム36が回動しても、マスタアームの窓37aの幅よりサブアーム36の屈曲端部36aの幅が狭いので、マスタアーム37は直ちには回動されない。すなわち、屈曲端部36aと窓37aとの間には間隙がある。したがって、サブアーム36が回動しても、リターンスプリング38に抗して前記間隙が短縮し、屈曲端部36aの側部と窓37aの内面とが当接するまでマスタアーム37はサブアーム36の屈曲端部36aと1対1で回動しない。したがって、シフトスピンドル21の回動当初、シフトスピンドル21の回動にかかわらずシフト送り角度は進まない。この間は、プリロードスプリング39によってマスタアーム37にプリロードがかかっている状態である。プリロードスプリング39によるプリロードはこの角度φ3(第2作動角)より小さい角度φ2(第3作動角)からマスタアーム37に負荷され始めるように設定される。
【0026】
前記プリロードにより、インデックスピン35はフック42cで押圧されるが、クラッチ6が切り離されるまでは、スライダ16,17,18のダボが隣接ギヤのダボ孔とが大きい結合力で互いに結合しているのでシフトドラム19は回転しない。したがって、クラッチ6が切り離されるまで、プリロードスプリング39によるプリロードが、インデックスピン35を通じてシフトドラム19にかかっている。
【0027】
サブアーム36とマスタアーム37とが1対1で回動を開始するまでの間、つまりロストモーションが終了する角度φ4までに、クラッチ6は切り離される。クラッチ6が切り離されると、スライダ16〜18のダボと隣接ギヤのダボ孔との間の結合力が低減し、プリロードスプリング39の回転力によってシフトドラム19は直ちに回転してギヤの切り替えが完了する。
【0028】
このように、クラッチ6が切り離されて前記ダボおよびダボ孔の間の結合力が減少すると、その後短時間でギヤが切り替わるので、ギヤが惰性で回転している間にギヤの切り替えが行われ、前記ダボとダボ孔とが容易に結合される。また、シフト時間が短くなるので、車両の走行性が良好となる。
【0029】
ギヤの切り替え後、リターンスプリング38によってマスタアーム37は戻されるが、このとき、送りプレート42のフック42cが、シフト方向とは反対方向に位置するインデックスピン35に当接する。しかし、フック42cの、逃げ角度αを有する面によって、送りプレート42は押し上げられ、前記インデックスピン35を乗り越えて(つまり回避して)初期位置に復帰する。こうして、変速の必要が生じたとき、モータ23が予定角度回動することによってシフトドラム19は寸動し、ギヤが切り替えられる。
【0030】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなとおり、本発明によれば、クラッチの切り離しに続いて迅速にギヤの切替えつまり変速動作が行われる。したがって、変速が短時間で完了するし、クラッチの切替えもスムーズである。
【0031】
特に、請求項1の発明によれば、シフトスピンドルが回動開始して、クラッチが切られるのに先立ってシフトドラムにプリロードがかかり始める。したがって、クラッチが切れたならば直ちにシフトドラムが予定角度回動してギヤ列の切替えが行われる。
【0032】
また、請求項2の発明によれば、間欠駆動手段によるシフトドラムの回動が開始された後は、シフトスピンドルの回動に対してシフトドラムが追従するので、安定的な変速動作が行われる。
【0033】
また、請求項3の発明によれば、例えば第1作動角に至る前に前記付勢手段によってシフトドラムが回転することがあった場合にも、シフトドラムの位置を認識することができるので、この角度検出結果に基づく各種の制御を、シフトドラムの位置に対応して確実に行うことができる。
【0034】
さらに、請求項4の発明によれば、モータによってクラッチの切り離しと、ギヤの切替えが行われる装置において、クラッチの切替えが短時間で確実に行われる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態に係る変速装置の要部断面図である。
【図2】 本発明の一実施形態に係る変速装置を含むエンジンの要部構成を示す図である。
【図3】 シフトドラムのインデックス機構を示す図1のA−A矢視図である。
【図4】 インデックス機構のサブアームを示す斜視図である。
【図5】 シフトスピンドルの作動角とシフト送り角度およびクラッチリフトとの関係を示す図である。
【符号の説明】
1…ピストン、 2…クランク軸、 3…遠心クラッチ、 6…位置・容量変換クラッチ、 12…出力軸、 13,14,15…シフトフォーク、 16,17,18…スライダ、 19…シフトドラム、 20…インデックス機構、 21…シフトスピンドル、 23…モータ、 24…クラッチアーム、 34…シフトプレート、 28…ドラム位置センサ、 36…サブアーム、 37…マスタアーム、 38…リターンスプリング、 39…プリロードスプリング、 42…送りプレート
Claims (3)
- シフトフォーク(15)の移動により、動力源と出力軸(12)との間に設けられたギヤ列(8)を切り替えて動力源の回転数と出力軸(12)の回転数との比を変化させる変速装置において、
前記シフトフォーク(15)を移動させるシフトドラム(19)と、
前記動力源および前記ギヤ列(8)間に設けられたクラッチ(6)と、
外部からの変速操作で駆動されて回動されるシフトスピンドル(21)と、
前記シフトスピンドル(21)と一体的に回動可能に設けられたクラッチアーム(24)およびサブアーム(36)と、
前記シフトスピンドル(21)上で、円周方向に回動可能に支持され、前記シフトドラム(19)に設けられたインデックスピン(35)に係合されるマスタアーム(37)と、
前記マスタアーム(37)および前記サブアーム(36)間に介在されてロストモーションを付与するリターンスプリング(38)と、
前記マスタアーム(37)および前記サブアーム(36)間に介在されてマスタアーム(37)にプリロードを付与するプリロードスプリング(39)とを備え、
前記クラッチの切り離しが完了する前記シフトスピンドルの第2作動角(φ3)より小さい第3作動角(φ2)で、前記プリロードスプリング(39)による前記マスタアーム(37)に対するプリロードが開始され、前記第2の作動角(φ3)より大きい第1の作動角(φ4)で、前記ロストモーションが終了して前記サブアーム(36)に前記マスタアーム(37)が追従して回動し、前記インデックスピン(35)を介して前記シフトドラム(19)が予定角度回動されるように前記リターンスプリング(38)およびプリロードスプリング(39)が構成されていることを特徴とする変速装置。 - 前記シフトドラム(19)の回動角度を検出するドラム位置検出手段(28)を具備したことを特徴とする請求項1記載の変速装置。
- 前記シフトスピンドル(21)を駆動するモータ(23)を具備したことを特徴とする請求項1または2に記載の変速装置。
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