JP2010101460A - 変速機の後退防止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動ＭＴのようなパーキングレンジのない変速機に適用でき、ロック解除制御が不要で、坂道発進時に確実に後退防止できる変速機の後退防止装置を提供する。
【解決手段】エンジン１からクラッチ５を介して正方向の回転動力が伝達される入力軸１１にブレーキギヤ１３を固定し、ブレーキギヤの歯部に係合して回転を阻止する爪部６１ａを有するロック部材６１を設ける。ロック部材をロック方向に押圧するロック位置と押圧を解除する解除位置とに切替可能なアクチュエータ６４を設け、アクチュエータがロック位置にあってかつ入力軸が正方向に回転したとき、ロック部材の爪部がブレーキギヤの歯部に乗り上げるような傾斜面６１ａ₂ を設けたワンウエイ式の後退防止装置である。
【選択図】 図２

Description

本発明は坂道発進時の車両の後退を防止するための変速機の後退防止装置に関するものである。

従来、自動変速機にはパーキング装置が設けられている。このパーキング装置は、シフトレバーをパーキング位置（Ｐ位置）にシフトすると、コントロール軸を介してマニュアルバルブレバーが回動し、マニュアルバルブを軸方向に操作すると共に、パーキングロッドを前進させる。パーキングロッドにはパーキングカムが取り付けられており、このカムによってパーキングポールを揺動させ、パーキングポールの爪を自動変速機の駆動軸に固定されたパーキングギヤに噛み合わせることにより、駆動軸が回動不能となり、車両の駆動輪がロックされる。

特許文献１には、車両が傾斜している状態でパーキングを解除する際、パーキングギヤを円滑に解除するためのパーキング制御装置が提案されている。この装置は、車両が傾斜している状態で、シフトレバーによりパーキング状態が解除された場合に、傾斜方向に基づき、レンジ切替駆動装置を介して油圧制御装置をＤレンジ又はＲレンジに設定し、その後で解除手段がパーキング状態を解除するものである。そのため、車両が傾斜している状態でパーキング状態を解除する前に、車両の出力軸に発生している車両の自重による負荷に対して前進方向又は後進方向のトルクを作用させるものである。

前記装置は、パーキングレンジを有する自動変速機等に適用されるが、パーキングギヤのロック解除に際し、車両の傾斜状態や入力回転数の変化を検出する必要があるので、ロック解除制御が複雑になるという問題がある。また、自動ＭＴのようにパーキングレンジがない変速機の場合、発進時に所望の変速段にシフト操作されるので、前記のような制御を実施することができない。
特開２００２−２９５６５７号公報

本発明の目的は、自動ＭＴのようなパーキングレンジのない変速機に適用でき、ロック解除制御が不要で、坂道発進時に確実に後退防止できる変速機の後退防止装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、複数の前進段と後進段とを有し、パーキング位置を有しない変速機において、動力源からクラッチを介して正方向の回転動力が伝達される入力軸と、前記入力軸に連結されたブレーキギヤと、前記ブレーキギヤの歯部に係合して回転を阻止する爪部を有するロック部材と、前記ロック部材をロック方向に押圧するロック位置と、前記押圧を解除する解除位置とに切替可能なアクチュエータとを備え、前記ブレーキギヤの歯部又はロック部材の爪部の少なくとも一方に、前記アクチュエータがロック位置にあってかつ前記入力軸が正方向に回転したとき、前記ロック部材の爪部が前記ブレーキギヤの歯部に乗り上げるような傾斜面を設けたことを特徴とする変速機の後退防止装置を提供する。

本発明は、変速機内部にワンウエイ式の後退防止装置を設定したものである。坂道での停止時には、クラッチは解放され、アクチュエータがロック位置にある。ロック部材の爪部がブレーキギヤの歯部に噛み合って入力軸の逆回転を阻止しているため、車両が後退することがない。坂道からの発進時には、クラッチは徐々に係合を開始するが、アクチュエータは依然としてロック位置にあり、ロック部材の爪部がブレーキギヤの歯部に噛み合っている。そのため、クラッチ伝達トルクが不足しても車両が後退することがない。クラッチ伝達トルクがある程度以上上昇すると、入力軸が正方向に回り始めるため、傾斜面の作用によりロック部材の爪部がブレーキギヤの歯部に乗り上げ、入力軸の回転を許容する。そのため、車両は後退することなく発進できる。車速がある程度上昇すると、アクチュエータを解除位置に切り換えれば、ロック部材とブレーキギヤとの噛み合いは完全に外れ、歯打ち音は発生しなくなる。このようにアクチュエータは、停止時あるいは極低車速時にはロック位置とし、走行を開始すると解放すればよいので、簡単な制御で足りる。また、ブレーキギヤは入力軸に設けられているので、前進及び後退のいずれの走行時にも正方向に回転し、ワンウエイの作用を効果的に発揮できる。

前記アクチュエータは、車速が０近傍の所定値未満ではロック位置とされ、所定値以上では解放位置とされるのがよい。アクチュエータの制御因子として、車速以外に入力軸の回転数や出力軸の回転数などを検出してもよいが、車速を用いると、車両が走行を開始したかどうかでロック又は解除の必要性を明確に判別できるので、望ましい。このようにアクチュエータは１つの因子だけで２位置に制御するだけであるから、制御は簡単である。

本発明における変速機とは、自動ＭＴや手動ＭＴのような歯車変速機が使用される。手動ＭＴの場合には、クラッチには一般に乾式単板クラッチが使用される。自動ＭＴの場合には、クラッチには湿式多板クラッチや電磁粉式クラッチなど伝達トルクを微細制御できるクラッチが望ましい。

本発明によれば、変速機の内部にワンウエイ式の後退防止装置を設定したので、入力軸が回転しはじめるとアクチュエータを作動させなくても自動的にロックが解除され、ロック解除のための複雑な制御が不要になる。また、ブレーキギヤの歯部又はロック部材の爪部の少なくとも一方に傾斜面を設けてロック部材の爪部がブレーキギヤの歯部に乗り上げるようにしてあるため、構造が簡単であり、低コストで構成できる。

以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

図１は本発明に係る自動車用変速機の一例である自動ＭＴの構造を示す。エンジン１の出力軸２はフライホイール３及びトーショナルダンパー４を介してクラッチ５の入力軸６に接続されている。この実施例のクラッチ５は湿式多板クラッチであり、入力軸６はクラッチドラムを介してアシストギヤ７に連結されている。クラッチ５は図示しない油圧制御装置によって制御され、自動車の走行状態に応じて、解放、締結及び半クラッチ状態の３段階に自動的に制御される。クラッチ５の出力軸は、変速機１０の入力軸１１と直結されている。クラッチ５は湿式クラッチに限らず、乾式クラッチでもよい。

入力軸１１の両端部はベアリング１２によって回転自在に支持されている。入力軸１１上には、エンジン側からブレーキギヤ１３、１速ギヤ１４、２速ギヤ１５、３速ギヤ１６、４速ギヤ１７が順次固定され、さらに軸端部には５速ギヤ１８と６速ギヤ１９とが回転自在に支持されている。５速ギヤ１８と６速ギヤ１９は、５−６切替装置２０によって入力軸１１に選択的に結合される。１速ギヤ１４には後退用アイドラギヤ２１がかみ合っている。

入力軸１１に対して出力軸３０が平行に配置され、出力軸３０の両端部がベアリング３１によって回転自在に支持されている。出力軸３０には、エンジン側から１速アシストギヤ３２、後退ギヤ３３、１速ギヤ３４、２速ギヤ３５、３速ギヤ３６、４速ギヤ３７が順次回転自在に支持されている。１速アシストギヤ３２はアシストギヤ７と、後退ギヤ３３は後退用アイドラギヤ２１と、１速ギヤ３４は１速ギヤ１４と、２速ギヤ３５は２速ギヤ１５と、３速ギヤ３６は３速ギヤ１６と、４速ギヤ３７は４速ギヤ１７とそれぞれ噛み合っている。１速アシストギヤ３２と後退ギヤ３３は１−Ｒ切替装置３８によって出力軸３０と選択的に連結され、１速ギヤ３４と２速ギヤ３５は１−２切替装置３９によって出力軸３０と選択的に連結され、３速ギヤ３６と４速ギヤ３７は３−４切替装置４０によって出力軸３０と選択的に連結される。出力軸３０の軸端部には、５速ギヤ４１と６速ギヤ４２とが固定されており、これら５速ギヤ４１と６速ギヤ４２は入力軸１１の５速ギヤ１８と６速ギヤ１９とにそれぞれ噛み合っている。

１速時には、入力軸１１の動力は１速ギヤ１４及び１速ギヤ３４を介して出力軸３０に伝達される。１−２切替装置３９によって１速から２速へアップシフトする時、クラッチ５が一時的に切れるので、その間車両にトルクを伝達できず、減速感が生じる。その時、１−Ｒ切替装置３８を１速アシスト位置側としておくことで、アシストギヤ７及び１速アシストギヤ３２を介して出力軸３０にトルクが伝達され、減速感を回避することができる。アシストギヤは１−２速アップシフト用に限らず、他のアップシフト用にも設けることが可能であるが、１速から２速へのアップシフト時に減速感が最も大きいので、この実施例では１−２速時だけアシストギヤを設定している。なお、アシストギヤ７及び１速アシストギヤ３２は省略可能である。

前述の５−６切替装置２０、１−Ｒ切替装置３８、１−２切替装置３９、３−４切替装置４０は、シフトレバーの手動操作をセンサで検出し、そのセンサの検出信号に応じてアクチュエータを作動させることにより、切り替えられる。しかし、手動変速機と同様にシフトレバーに機械的に連結されたフォークによって直接切り替えてもよい。

出力軸３０のエンジン側端部には出力ギヤ４３が固定され、出力ギヤ４３は差動装置５０のデフリングギヤ５１と噛み合っている。差動装置５０はデフリングギヤ５１に入力された動力を左右のドライブシャフト５２に伝達している。

図２は、本発明にかかる後退防止装置６０の一例を示している。入力軸１１に固定されたブレーキギヤ１３の周囲近傍には、ロックポール６１が軸６２を中心として揺動自在に配置されており、ロックポール６１の爪部６１ａがブレーキギヤ１３の歯部１３ａに係合可能である。軸６２に挿着されたリターンばね６３によってロックポール６１の爪部６１ａがブレーキギヤ１３の歯部１３ａから離れる方向に付勢されている。爪部６１ａの正回転方向（図２に矢印Ａで示す）側の側面６１ａ₁ は、ブレーキギヤ１３のほぼ法線方向に延びているが、爪部６１ａの正回転方向と逆側の側面６１ａ₂ はなだらかに傾斜している。そのため、ブレーキギヤ１３が逆方向に回転する場合には、爪部６１ａがブレーキギヤ１３の回転を確実に阻止できるが、ブレーキギヤ１３が正方向に回転する場合には、爪部６１ａの傾斜した側面６１ａ₂ がブレーキギヤ１３の歯部１３ａに乗り上げ、ブレーキギヤ１３の回転を許容することができる。なお、爪部６１ａの側面６１ａ₂ のみに傾斜面を設けたが、ブレーキギヤ１３の歯部１３ａの正回転方向側の側面に傾斜面を設けてもよいし、爪部６１ａと歯部１３ａの両方に傾斜面を設けてもよい。

ロックポール６１の背面には、アクチュエータ６４のピストン６５の先端部に取り付けられたスプリング６６が圧接している。アクチュエータ６４は油室６７を備えており、この油室６７に油圧制御装置６８から油圧を供給することにより、ピストン６５が突出し、スプリング６６を介してロックポール６１を押圧する。そのため、ロックポール６１が回動して爪部６１ａをブレーキギヤ１３の歯部１３ａに係合させることができる。油室６７への油圧を排出すると、ロックポール６１への押圧力がリターンばね６３のバネ力より小さくなるため、ロックポール６１の爪部６１ａはブレーキギヤ１３の歯部１３ａから完全に外れる。

油圧制御装置６８には車速信号６９が入力されている。すなわち、車両がほぼ停止状態つまり車速が０近傍の所定値未満（例えば５ｋｍ／ｈ未満）のときには、油室６７に所定油圧を供給することで、ピストン６５を突出位置（ロック位置）としている。一方、走行状態つまり車速が所定値以上では、油室６７の油圧を排出することで、ピストン６５を退避位置（解放位置）としている。

次に、前述の後退防止装置の動作について説明する。まず坂道（上り坂）での停止時には、クラッチ５は解放されており、アクチュエータ６４の油室６７に油圧が供給され、ロックポール６１はロック位置にある（図２に二点鎖線で示す）。ロックポール６１の爪部６１ａがブレーキギヤ１３の歯部１３ａに噛み合って入力軸１１の逆回転を阻止しているため、車両が後退することがない。坂道からの発進時には、クラッチ５は徐々に係合を開始するが、アクチュエータ６４の油室６７には油圧が供給されているため、ロックポール６１は依然としてロック位置にある。そのため、ブレーキギヤ１３（入力軸１１）の逆回転を阻止でき、クラッチ伝達トルクが不足しても車両が後退することがない。クラッチ伝達トルクがある程度以上上昇すると、入力軸１１が正方向に回り始めるため、ブレーキギヤ１３の歯部１３ａがロックポール６１の爪部６１ａの傾斜面６１ａ₂ を押す。この時、ピストン６５とロックポール６１との間に介装したスプリング６６の作用によってロックポール６１が軸６２を支点として揺動し、ロックポール６１の爪部６１ａがブレーキギヤ１３の歯部１３ａに乗り上げ、入力軸１１の正回転を許容する。そのため、車両は後退することなく発進できる。車速がある程度上昇すると、アクチュエータ６４の油室６７の油圧が排出されるので、リターンばね６３によってピストン６５は後退し、ロックポール６１は解除位置となる（図２に実線で示す）。そのため、ロックポール６１の爪部６１ａがブレーキギヤ１３から完全に外れ、ブレーキギヤ１３は自由に回転できるようになる。

前述のようにアクチュエータ６４は、停止時あるいは極低車速時にはロックポール６１をロック位置とし、走行を開始すると解放位置とすればよいので、簡単な制御で済む。また、ブレーキギヤ１３は入力軸１１に固定されているので、前進及び後退のいずれの走行時にも正方向に回転し、後退防止作用を効果的に発揮できる。

本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変形可能であることは勿論である。前記実施例では、アクチュエータ６４として油圧アクチュエータを使用したが、これに限るものではなく、電磁式アクチュエータでもよいし、モータとボールネジとを組み合わせた直動機構でもよい。

本発明で使用するクラッチ５としては、車両の走行状態を判定して解放、締結、半クラッチ状態を自動的に制御する自動クラッチに限るものではなく、手動変速機で使用されるクラッチペダルを踏み込むことにより解放できる乾式単板クラッチでもよい。本発明を手動変速機に適用した場合、坂道発進時に車両が後退しないので、クラッチペダルの操作が簡単になる。

本発明では、ロックポール６１の爪部６１ａをブレーキギヤ１３の歯部１３ａに乗り上げ可能とするため、アクチュエータ６４とロックポール６１との間に介装されたスプリング６６のばね作用を利用したが、アクチュエータ６４の油室６７の油圧を低く設定することで、爪部６１ａを歯部１３ａに乗り上げ可能としてもよい。

ロック部材を押圧するアクチュエータは、ロック位置と解放位置の２位置だけに限らず、例えばその間に中間位置を設けてもよい。中間位置では、ロック部材に対するばね荷重をロック位置よりも弱くし、入力軸が正方向に回転した時にロック部材がブレーキギヤから外れやすくしてもよい。その場合、中間位置に制御するために、例えばシフトレバーが１速段又は後退段にシフトされたこと、アクセルペダルの踏み込みなどの信号を用いてもよい。

本発明に係る後退防止装置を備えた変速機の一例のスケルトン図である。 本発明に係る後退防止装置の一例の構成図である。

符号の説明

１ エンジン
５ クラッチ
１０ 変速機
１１ 入力軸
１３ ブレーキギヤ
１３ａ 歯部
３０ 出力軸
６０ 後退防止装置
６１ ロックポール（ロック部材）
６１ａ 爪部
６１ａ₂ 側面（傾斜面）
６３ リターンばね
６４ アクチュエータ
６５ ピストン
６６ スプリング
６７ 油室
６８ 油圧制御装置
６９ 車速センサ

Claims (2)

1. 複数の前進段と後進段とを有し、パーキング位置を有しない変速機において、
   動力源からクラッチを介して正方向の回転動力が伝達される入力軸と、
   前記入力軸に連結されたブレーキギヤと、
   前記ブレーキギヤの歯部に係合して回転を阻止する爪部を有するロック部材と、
   前記ロック部材をロック方向に押圧するロック位置と、前記押圧を解除する解除位置とに切替可能なアクチュエータとを備え、
   前記ブレーキギヤの歯部又はロック部材の爪部の少なくとも一方に、前記アクチュエータがロック位置にあってかつ前記入力軸が正方向に回転したとき、前記ロック部材の爪部が前記ブレーキギヤの歯部に乗り上げるような傾斜面を設けたことを特徴とする変速機の後退防止装置。
2. 前記アクチュエータは、車速が０近傍の所定値未満ではロック位置とされ、前記所定値以上では解放位置とされることを特徴とする請求項１に記載の変速機の後退防止装置。

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