JP2004125114A

JP2004125114A - 車両のマニュアル変速装置

Info

Publication number: JP2004125114A
Application number: JP2002292213A
Authority: JP
Inventors: Hiroyasu Suzuki; 鈴木　浩恭
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2002-10-04
Filing date: 2002-10-04
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2022-10-04
Also published as: JP3812529B2

Abstract

【課題】本発明は、エンジンルーム内の設置を容易にしたマニュアル変速装置を提供することにある。
【解決手段】本発明のマニュアル変速装置は、変速段別の噛合いギヤ１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂを介して、エンジン１の出力軸１ａに直結したインプットシャフト１１と、駆動輪３へ駆動力を伝えるアウトプットシャフト１２とをつなげて構成されるギヤ式変速機構１０のインプットシャフトにシンクロ用モータ１９を連結し、同モータで、ギヤ噛合わせ時、インプットシャフト側の噛合いギヤ１５ａ，１６ａの周速とアウトプットシャフト側の噛合いギヤ１５ｂ，１６ｂの周速とを同期させるとともに、噛合いギヤ１５ａ，１６ａが噛合いギヤ１５ｂ，１６ｂと噛合うまで間に、エンジンが始動される構造にして、シンクロ用モータがエンジンのスタータモータを兼ねるようにした。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータによって変速段の噛合ギヤの同期を行う車両のマニュアル変速装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車（車両）では、限られたエンジンの動力を有効に用いて走行が行われるよう変速装置が装備されている。
【０００３】
こうした変速装置のうち、マニュアル変速装置には、変速レバーを操作すると、その操作で指示した増速や減速の変速段の噛合いギヤが選択されて噛合う構造が用いられている。
【０００４】
ところで、ギヤ比の違う噛合いギヤへ代えるために、ギヤの周速度が異なるために、ギヤを代える都度、ギヤの周速を同期させることが求められる。そのため、通常、マニュアル変速装置は、両者の周速を同期させるシンクロナイザー機構を採用している。
【０００５】
ところが、摩擦式のシンクロ構造は、構造的に複雑であり、また消耗する頻度が高い。
【０００６】
そこで、マニュアル変速装置では、モータを用いてギヤの周速を同期させる技術が提案されている。具体的には、カウンタシャフトにモータを設けて、モータでカウンタシャフトを回転させて、ギヤ比の違うギヤの周速を同期させる技術がある（例えば特許文献１を参照）。
【０００７】
【特許文献１】
実開平５−２２８６４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
こうしたモータを設ける構造を採用すると、マニュアル変速装置は大形になりやすい。特にマニュアル変速装置は、自動車の制約されたエンジンルーム内に、エンジンと共に設置されるため、設置が難しくなる。
【０００９】
そこで、本発明は、同期させるモータを活用してエンジン側の構造の簡素化が図れるようにして、エンジンルーム内の設置を容易にしたマニュアル変速装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、変速段別の接・断可能な対の噛合いギヤを介して、エンジンの出力軸に直結したインプットシャフトと、車輪へ駆動力を伝えるアウトプットシャフトとをつなげて構成されるギヤ式変速機構のうち、インプットシャフトに第１モータを連結して、同モータにより、噛合いギヤの噛合わせ時、インプットシャフト側の噛合いギヤの周速がアウトプットシャフト側の噛合いギヤの周速と同期する制御を採用して、インプットシャフト側の噛合いギヤがアウトプットシャフト側の噛合いギヤと噛合うまで間に、エンジンが始動されるようにした。
【００１１】
これにより、ギヤの周速を制御する第１モータは、エンジンのスタータモータを兼ねるから、エンジンはスタータモータが不要となり、エンジン構造が簡素化され、マニュアル変速装置がエンジンルーム内に収まりやすくなる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、上記目的に加え、発進がスムーズに行えるよう、アウトプットシャフトには、該アウトプットシャフトを回転させる第２モータが設け、発進指示を受けると、ギヤ式変速機構のニュートラル位置から、第２モータを作動させる制御を施すようにした。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、上記目的に加え、スムーズにモータ発進からエンジンによる走行へ移行させるよう、さらに制御手段には、車両の発進および初回の噛合いギヤの噛合いを終了すると、第２モータの作動を停止して、エンジンによる走行に移行させる機能を設定した。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、上記目的に加え、アイドルストップが行えるよう、さらに制御手段には、車両が停止すると、ギヤ式変速機構をニュートラル位置にして、エンジンの運転を停止させる機能を設定した。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、上記目的に加え、違和感なく変速が行われるよう、さらに制御手段には、エンジンによる走行中での変速時には、変速レバーで指示された噛合いギヤが相手の噛合いギヤに噛合うまでのニュートラル状態のときそのアウトプットシャフト側のトルク低下を補償するよう第２モータを作動させる機能を設定した。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１ないし図３に示す一実施形態にもとづいて説明する。
【００１７】
図１は自動車（車両）の動力伝達系を示している。図中１は、エンジン、例えば複数の気筒を有するレシプロ式のエンジンを示し、２は同エンジン１の出力部に接続されているマニュアル変速装置を示し、３は自動車の駆動輪（車輪に相当）を示している
マニュアル変速装置２について説明すると、１０はギヤ式変速機構である。このギヤ式変速機構１０には、例えば前進２段（１速、２速）の選択摺動式の構造が用いてある。すなわち、１１はインプットシャフト、１２は同インプット１１と並行に配置されたアウトプットシャフトである。インプットシャフト１１は、エンジン１の出力軸となるクランクシャフト１ａの後部端に直結してある。アウトプットシャフト１２は、インプットシャフト１１の軸心方向に沿って並行に配設してある。このアウトプットシャフト１２には、デファレンシャル１３を介して駆動輪３が接続してある。インプットシャフト１１とアウトプットシャフト１２には、所定ギヤ比の変速段ギヤ、例えば１速のギヤ比をなす対の噛合いギヤ１５ａ，１５ｂと２速のギヤ比をなす対の噛合いギヤ１６ａ，１６ｂとが並行に設けてある。例えば所定の間隔で並ぶインプットシャフト１１の噛合いギヤ１５ａ，１６ａは、インプットシャフト１１の外周部にスプライン嵌合された共通のスリーブ筒１１ａに取着されている。この取着によって、インプットシャフト１１に対し、噛合いギヤ１５ａ，１６ａを軸方向に摺動自在に組付けている。またアウトプットシャフト１２の噛合いギヤ１５ｂ、１６ｂは、噛合いギヤ１５ａ，１６ａの間隔より広い間隔で、例えばアウトプットシャフト１２の両端側に設けてあり、１速の噛合いギヤ１５ａ，１５ｂが噛合うと、２速の噛合いギヤ１６ａ，１６ｂの噛合いが外れ、２速の噛合いギヤ１６ａ，１６ｂが噛合うと、１速の噛合いギヤ１５ａ，１５ｂの噛合いが外れるようにしてある。
【００１８】
またインプットシャフト１１の周辺には、スリーブ筒１１ａをインプットプットシャフト１１の軸方向に沿って移動させる駆動機構、例えばモータ式の駆動ユニット１７（選択手段に相当）が設けてある。このスリーブ筒１１ａの移動により、各変速段を選択、すなわち噛合いギヤ１５ａを噛合いギヤ１５ｂと噛合う地点まで移動させたり、噛合いギヤ１６ａを噛合いギヤ１６ｂと噛合うまで地点まで移動させたり、あるいは双方の噛合いが無いニュートラルの地点まで移動できるようにしてある。
【００１９】
インプットシャフト１１には、例えばその端部にシンクロ用モータ１９（第１モータに相当）が設けてある。このシンクロ用モータ１９にて、インプットシャフト１１を回転させるようにしている。このシンクロ用モータ１９によって、インプットシャフト１１を通じ、インプットシャフト１１の噛合いギヤ１５ａ，１６ａに相手ギヤとの同期に必要な回転を与えたり、エンジン１へ始動させるのに必要な駆動力を与えるようにしている。
【００２０】
アウトプットシャフト１２には、そのアウトプットシャフト１２を回転させる発進用モータ２０（第２モータに相当）が設けてある。
【００２１】
一方、２１はＥＣＵ（制御手段に相当）である。ＥＣＵ２１は、例えばマイクロコンピュータを有して構成してある。このＥＣＵ２１には、運転者が操作する変速レバー２４が指し示す変速段信号を出力する例えばゲート式の変速レバー装置２２（ゲート２３内での変速レバー２４のレバー操作により、１速（１）、２速（２）、ニュートラル（Ｎ）、リバース（Ｒ）の変速指示を行うもの）、アクセルペダル２５の開度を検出するアクセルセンサ２６、ブレーキペダル２７が操作されたか否かを検出するブレーキセンサ２８、自動車の車速を検出する車速センサ２９、インプットシャフト１１の回転数を検出する第１回転数センサ３０、アウトプットシャフト１２の回転数を検出する第２回転数センサ３１が接続してある。またＥＣＵ２１には、つぎのような機能が設定されている。すなわち、
＊発進時（例えば変速レバー２４が１速（あるいはＲ）で、車速がゼロのときに、アクセルペダル２５が操作されるとき）のとき、ギヤ式変速機構１０がニュートラル位置から発進用モータ２０を作動させて発進させる機能。
【００２２】
＊発進直後のとき、駆動ユニット１７の作動で、噛合いギヤ１５ａを変速指示された噛合いギヤ１５ｂ（１速）の噛合い位置へ向かわせ、さらにシンクロ用モータ１９の作動で、各回転数センサ３２，３３からの検出信号、予め設定されている変速段のギヤ比に応じた周速比などを用いた演算で求めたシンクロ目標回転数にしたがい噛合いギヤ１５ａを回転させて、噛合いギヤ１５ａと１５ｂとをその両者の周速を同期させながら噛合わせる機能。これと同時にインプットシャフト１１からクランクシャフト１ａへ伝わる駆動力でエンジン１を始動させる機能。
【００２３】
＊１速変速（初回の変速）の終了後、発進用モータ２０の通電を停止（空回り）して、エンジン１を動力としたエンジン走行へ移行させる機能。
【００２４】
＊１速から２速への増速（又は２速から１速への減速）のとき、噛合いギヤ１６ｂ（又は噛合いギヤ１５ｂ）の噛合い位置へ、噛合いギヤ１６ａ（噛合いギヤ１５ａ）を向かわせ、噛合いギヤ１６ａ（噛合いギヤ１５ａ）をその周速が噛合いギヤ１６ｂ（噛合いギヤ１５ｂ）の周速と同期するよう回転させて、２速段の噛合いギヤ１６ａと１６ｂ（１速段の噛合いギヤ１５ａと１５ｂ）を噛合わせる機能。カッコ内は２速から１速への減速の場合。
【００２５】
＊エンジン走行中における変速のとき（増・減速）、先に述べた噛合わせを実施するとともに、変速レバー２４で指示された噛合いギヤ同士の噛合いが行われるまでのニュートラル状態で生ずるアウトプットシャフト１２側のトルクの低下を発進用モータ２０の作動で補う機能。
【００２６】
＊停止時、例えばエンジン１が所定の低回転数あるいは自動車が所定の低車速に低下すると、駆動ユニット１７の作動で、アウトプットシャフト１２をニュートラル位置へ移行させる機能。さらに停止状態が確認される状況、例えばブレーキペダル２７が踏込まれた状態で、車速がゼロ、変速レバー２４がニュートラル位置の状況にあるとき、エンジン１を停止する機能。
【００２７】
＊後退のとき、ギヤ式変速機構１０がニュートラル状態を維持したまま、発進用モータ２０を逆転させて、自動車を後退させる機能。
【００２８】
これら機能をもつマニュアル変速装置２の作用を説明すると、自動車が停車中は、図１に示されるようにギヤ式変速機構１０は、１速の噛合いギヤ１５ａ，１５ｂ、２速の噛合いギヤ１６ａ，１６ｂを切り離したニュートラ位置で待機している。このとき、エンジン１が停止しているとする。
【００２９】
ここで、運転者は、自動車を発進させるべく、変速レバー２４をニュートラル位置（Ｎ）から１速（１）のポジションへ操作して、アクセルペダル２５を踏み込むと、発進用モータ２０が作動して、自動車を発進させる。
【００３０】
このときの車速が上昇していく途中、シンクロ用モータ１９の作動により、噛合いギヤ１５ａは、噛合いギヤ１５ｂと同期する周速に制御される。と同時に駆動ユニット１７の作動により、噛合いギヤ１５ｂの噛合い位置へ導かれる。すると、図２に示されるようにインプットシャフト１１側の噛合いギヤ１５ａとアウトプットシャフト１２側の噛合いギヤ１５ｂとが、同期したまま噛合う。これにより、１速の変速が行われる。このとき、シンクロ用モータ１９の駆動力によってエンジン１が始動される。
【００３１】
１速の変速終了後、発進用モータ２０は停止し、エンジン１を動力としたエンジン運転による１速走行に切換わる。
【００３２】
その後、運転者が２速に変速操作（増速）すると、駆動ユニット１７の作動により、噛合いギヤ１５ｂから噛合いギヤ１５ａが外れ、２速の噛合いギヤ１６ａを２速の噛合いギヤ１６ｂへ導く。またシンクロ用モータ１９の作動により、２速の噛合いギヤ１６ａは、２速のギヤ比に応じた周速比で駆動される。これにより、図３に示されるように２速の噛合いギヤ１６ａと噛合いギヤ１６ｂとが同期したまま噛合う。また変速の開始から噛合いギヤ１６ａ，１６ｂの噛合うまでのニュートラル状態の間、発進用モータ２０が作動し、噛合いギヤ１５ａ，１５ｂが外れることにより生ずるトルクの低下を補う。
【００３３】
こうした変速動作は、２速から１速へ変速操作（減速）するときも、同様に行われる。
【００３４】
続いて、運転者が、停車するまでブレーキ操作するとする。すると、例えば車速あるいはエンジン回転数が所定の値まで低下する時点で、駆動ユニット１７が作動し、現在、噛合っているギヤを外して、ニュートラル位置へ位置決める。続いて、ブレーキペダル２７を踏込んだ状態のまま、車速がゼロ、変速レバー２４がニュートラル位置に操作されたら、エンジン１の運転を停止する。つまり、停止中は、エンジン１のアイドリングストップが行われる。このアイドリングストップは、先に述べた発進操作を開始するまで続く。
【００３５】
なお、変速レバー２４をリバースに操作すれば、図１に示すようにギヤ式変速機構１０がニュートラル状態のまま、発進用モータ２０が逆転方向へ作動して、自動車を後退させる。
【００３６】
このようにエンジン１につながるインプットシャフト１１にシンクロ用モータ１９を設ける構造により、シンクロ用モータ１９は、噛合いギヤ１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂの周速を同期させるだけでなく、エンジン１を始動させるというスタータの働きも兼ねる。
【００３７】
それ故、エンジン１は、スタータモータが不要となり、そのエンジン１の本体が簡素化され、エンジン１とマニュアル変速装置２とで形成される動力ユニットの小形化が図れる。よって、制約された自動車のエンジンルーム内に、モータシンクロ式のマニュアル変速装置２を容易に収めることができる。
【００３８】
しかも、エンジン１の動力伝達を断った状態から発進用モータ２０の動力で発進させる構造により、エンジン１に負担をかけずに、発進がスムーズに行える。
【００３９】
そのうえ、発進および初回の噛合いギヤの噛合いが終了すると、発進用モータ２０を停止して、エンジン１の動力による走行へ移行させるようにしてあるので、スムーズにモータ発進からエンジン走行へ移行させることができる。
【００４０】
また自動車が停止すると、ギヤ式変速機構１０をニュートラル位置にし、エンジン１を停止させる構造を採用したので、容易にアイドルストップができる。
【００４１】
さらにエンジン走行中の変速時におけるトルクの抜けを発進用モータ２０の作動によって補償する構造としてあるので、違和感なく変速が進み、良好な自動車の走行が確保できる。
【００４２】
なお、本発明は上述した一実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施しても構わない。例えば一実施形態では、２段変速の変速装置を挙げたが、それ以上の変速段を有する変装置に本発明を適用してもよい。また一実施形態では、本発明を選択摺動式変速機構に適用した例を挙げたが、これに限らず、常時噛合い式変速機構を用いた変速装置に本発明を適用しても構わない。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の発明によれば、ギヤの周速を制御する第１モータは、エンジンのスタータモータを兼ねるから、エンジンはスタータモータが不要となる。
【００４４】
それ故、エンジンとマニュアル変速装置とで形成される動力ユニットの小形化が図れ、マニュアル変速装置をエンジンルーム内に収まりやすくすることができる。
【００４５】
請求項２の発明によれば、さらにエンジンに負担をかけずに、発進をスムーズに行わせることができるといった効果を奏する。
【００４６】
請求項３の発明によれば、さらにスムーズにモータ発進からエンジンによる走行へ切換えることができるといった効果を奏する。
【００４７】
請求項４の発明によれば、さらに容易にアイドルストップの制御ができるといった効果を奏する。
【００４８】
請求項５の発明によれば、さらにエンジン走行中の変速時のトルク抜けを補償できるので、違和感なく変速を進ませることができるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両のマニュアル変速装置の構成を示す断面図。
【図２】同装置の１速に変速された状態を示す断面図。
【図３】同じく２速に変速された状態を示す断面図。
【符号の説明】
１…エンジン
１ａ…クランクシャフト（出力軸）
１０…ギヤ式変速機構
１１…インプットシャフト
１２…アウトプットシャフト
１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂ…噛合いギヤ
１７…駆動ユニット（選択手段）
１９…シンクロ用モータ（第１モータ）
２０…発進用モータ（第２モータ）
２１…ＥＣＵ（制御手段）。

Claims

変速段別の接・断可能な対の噛合いギヤを介して、エンジンの出力軸に直結されたインプットシャフトと、車輪へ駆動力を伝えるアウトプットシャフトとをつなげて構成されるギヤ式変速機構と、
変速レバーで指示される変速段の噛合いギヤを選択して噛合わせる選択手段と、
前記インプットシャフトに連結され、該インプットシャフトを回転させる第１モータと、
前記噛合いギヤの噛合わせ時、インプットシャフト側の噛合いギヤの周速が同じくアウトプットシャフト側の噛合いギヤの周速と同期するように前記第１モータを作動させる制御手段とを備え、
前記インプットシャフト側の噛合いギヤが前記アウトプットシャフト側の噛合いギヤに対して同期されるとき、前記エンジンが前記インプットシャフトを伝わる駆動力で始動されるようにしてある
ことを特徴とする車両のマニュアル変速装置。
前記アウトプットシャフトには、該アウトプットシャフトを回転させる第２モータが設けられ、
前記制御手段には、さらに、発進指示を受けると、前記ギヤ式変速機構のニュートラル位置から、前記第２モータを作動させて、車両を発進させる機能が設定してある
ことを特徴とする請求項１に記載の車両のマニュアル変速装置。
前記制御手段には、さらに、車両の発進および初回の噛合いギヤの噛合いを終了すると、前記第２モータの作動を停止して、エンジンによる走行に移行させる機能が設定してある
ことを特徴とする請求項２に記載の車両のマニュアル変速装置。
前記制御手段には、さらに、車両が停止すると、前記ギヤ式変速機構をニュートラル位置にして、エンジンの運転を停止させる機能が設定してある
ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の車両のマニュアル変速装置。
前記制御手段には、さらに、前記エンジンによる走行中での変速時には、変速レバーで指示された噛合いギヤが相手の噛合いギヤに噛合うまでのニュートラル状態におけるアウトプットシャフト側のトルク低下を補償するように前記第２モータを作動させる機能が設定してある
ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の車両のマニュアル変速装置。