JP3846845B2 - 同期噛合式変速機における変速制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンパクトで、搭載性に優れる同期噛合式変速機における変速制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
エンジン、モータ等により駆動される車両(乗用車、バス、トラック等)は、運転状況に応じた速度、駆動力を得るために、変速機を備える。変速機には、一般に、オートマチックトランスミッション(AT)やCVTの他に、マニュアルトランスミッション(MT)がある。
一般的なMTは、エンジン等の入力回転を伝達するカウンタシャフト(入力軸)と、プロペラシャフト等に出力回転を伝達するメーンシャフト(出力軸)と、カウンタシャフト上に配設固定された複数のカウンタギヤと、このカウンタギヤと常時噛合うと共にメーンシャフト上に遊転可能に配設された複数の遊転ギヤと、メーンシャフトと一体的に回転するハブの外周にスプライン嵌合して出力軸の軸方向にストローク(スライド)可能なスリーブと、両者を運転者の意思に基づいて選択的にそのスリーブをスライドさせることにより、その回転(つまり、メーンシャフトの回転)と所望の遊転ギヤの回転とを同期させつつスプライン嵌合させて所望の変速段を達成するシンクロメッシュ機構とを備える。
【0003】
このような従来のMTでは、変速に際して、運転者がクラッチ操作と共にシフト操作を行う必要があり、運転者がフロア(またはコラム)シフトレバーを移動させることにより、所望の変速段が達成される。
このシフトレバーの動きは、変速用主軸(シフト・アンド・セレクト・シャフト)を介して、スリーブに係止されたシフトフォークに伝えられ、スリーブの選択と移動とが為される。このとき、スリーブの移動により、シンクロメッシュ機構で入出力回転の同期が図られ、所望の変速段が達成される。
【0004】
ところで、最近、基本的な構造はMTとしながらも、運転者の操作負担を軽減するために、油圧、空圧、電動等の駆動源からなるアクチュエータによりシフト操作を行う変速機(以下では、このような変速機を「自動変速機」と称する。)が開発されるようになってきた。
この自動変速機は、ECU等のコンピュータでアクチュエータが制御され、運転状況に応じた完全な自動変速を達成したり、運転者の意思に基づいた半自動的な変速を達成したりできる。例えば、特公平5−32627号公報にそのような自動変速機の変速制御装置に関する構造が開示がされている。この公報に開示された変速制御装置の概要を図3に示す。
【0005】
この変速制御装置では、セレクト用モータが出力軸(変速用主軸)をスライドさせ、レバーを介してスリーブの選択が行われる。そして、シフト用モータがその出力軸を回動させレバーを介してスリーブの移動が行われる。
ここで、出力軸のスライドは、セレクト用モータにより駆動されるスライド用ピニオンとラックとによりなされる。また、出力軸の回動は、シフト用モータにより回転させられる回動用ピニオンと、該回動用ピニオンと噛合する従動ギヤと、該従動ギヤと一体的に回転する中間ギヤと、この中間ギヤと噛合して出力軸を回転させる出力軸駆動ギヤとによりなされる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような変速制御装置では、出力軸を回動させる回動機構が横方向に長く延在して、コンパクト化の要請に応えることができない。
また、図2に示すようなコンパクトなハウジングケースを有するFF車用MTに、図3に示すような変速制御装置を搭載しようとすると、そのMTの大幅な変更を余儀なくされたり、同期噛合式変速機自体のコンパクト性が損われたりする。従って、図3に示すような変速制御装置は、従来の同期噛合式変速機への搭載が非常に悪い。
【0007】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものである。つまり、同期噛合式変速機への搭載性に優れるコンパクトな変速制御装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、回動用ピニオンと噛合する従動ギヤを変速用主軸と同軸的に配設することを思いつき、本発明の同期噛合式変速機における変速制御装置を開発するに至ったものである。
【0009】
すなわち、本発明の同期噛合式変速機における変速制御装置は、入力軸の回転を伝達する遊転ギヤと、出力軸に回転を伝達するシンクロナイザハブと、該シンクロナイザハブと一体的に回転すると共に該シンクロナイザハブに対して軸方向に摺動可能なスリーブと、所望の変速段の達成に必要な該スリーブの選択をスライドにより行うと共に該選択されたスリーブの移動を回動により行う変速用主軸と、該変速用主軸をスライドさせるスライドアクチュエータと、該変速用主軸を回動させる回動アクチュエータと、該スリーブの移動により該スリーブと該遊転ギヤとが同期して噛合い該所望の変速段を達成するシンクロメッシュ機構と、を備える同期噛合式変速機において、
前記回動アクチュエータは回動用駆動モータからなり、該回動用駆動モータの主軸先端部に設けられた回動用ピニオンと、前記変速用主軸に同軸的に設けられ該回動用ピニオンと噛合して該回動用駆動モータから該変速用主軸に回転力を伝達するする従動ギヤと、
該従動ギヤと一体的に回転する第1中間駆動ギヤと、該変速用主軸と異なる中間軸に支持されて該第1中間駆動ギヤに噛合する第1中間被駆動ギヤと、該第1中間被駆動ギヤと一体的に回転する第2中間駆動ギヤと、該変速用主軸に同軸的に設けられ該第2中間駆動ギヤと噛合し該変速用主軸を回転駆動する変速用主軸駆動ギヤとを有し、
さらに、前記スライドアクチュエータはスライド用駆動モータからなり、該スライド用駆動モータの主軸先端部に設けられたスライド用ピニオンと、前記変速用主軸に設けられ該スライド用ピニオンと噛合して該スライド用ピニオンの回転と共に該変速用主軸をスライドさせるラックとを有すると共に、
前記回動用ピニオンと前記従動ギヤとはベベルギヤであって該回動用駆動モータは該スライド用駆動モータとを共に該変速用主軸に対して略直角に配設され、
該変速用主軸は、該回動用ピニオン、従動ギヤおよびスライド用ピニオンを少なくとも収納するケースと前記同期噛合式変速機のハウジングケースとの取付面から垂直に延びていることを特徴とする。
【0010】
回動用ピニオンに噛合する従動ギヤを変速用主軸に同軸的に設けることにより、変速用主軸の回動機構をコンパクト化することができ、変速制御装置の搭載性を向上させることができた。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の同期噛合式変速機における変速制御装置に係る実施形態を挙げ、本発明をより具体的に説明する。
(1)回動機構
変速用主軸を回動させる回動機構は、例えば、回動用ピニオンに噛合する従動ギヤが変速用主軸を直接回動させるようにすることができる。こうすると、非常に簡素な構造で変速制御装置のコンパクト化を達成できる。
また、本発明の同期噛合式変速機における変速制御装置が、前記従動ギヤと一体的に回転する第1中間駆動ギヤと、前記変速用主軸と異なる中間軸に支持されて該第1中間駆動ギヤに噛合する第1中間被駆動ギヤと、該第1中間被駆動ギヤと一体的に回転する第2中間駆動ギヤと、該変速用主軸に同軸的に設けられ該第2中間駆動ギヤと噛合し該変速用主軸を回転駆動する変速用主軸駆動ギヤと、
を備えても、好適である。
【0012】
複数の中間ギヤを介在させることにより、減速比の設計自由度を大きくすることができる。この場合でも、変速用主軸を回転駆動する変速用主軸駆動ギヤが変速用主軸に同軸的に設けられているため、やはり、変速制御装置をコンパクト化することができる。
さらに、その変速制御装置が、前記第1中間駆動ギヤは前記従動ギヤより歯数が少なく、前記第2中間駆動ギヤは前記第1中間被駆動ギヤより歯数が少ないと、好適である。
大小のギヤを順に適宜組合わせることにより、変速用主軸の回動機構をコンパクト化しつつ、より大きな減速比を得ることができる。これにより、コンパクトな小型の回動用駆動モータを用いても、大きな回転力を変速用主軸に付与することができる。
【0013】
(2)スライド機構
スライド機構として、例えば、ボールねじ等により駆動することもできるが、ピニオンとラックとの組合わせにより簡単でコンパクトな構造とすることができる。
つまり、本発明の同期噛合式変速機における変速制御装置が、前記スライドアクチュエータはスライド用駆動モータからなり、該スライド用駆動モータの主軸先端部に設けられたスライド用ピニオンと、前記変速用主軸に設けられ該スライド用ピニオンと噛合して該スライド用ピニオンの回転と共に該変速用主軸をスライドさせるラックと、を備えると好適である。
【0014】
(3)回動用ピニオンと従動ギヤ
前記回動用ピニオンと従動ギヤとを平歯車の組合わせとすることもできるが、回動用ピニオンと従動ギヤとがベベルギヤからなると、より好ましい。
回動用ピニオンと従動ギヤとの間にベベルギヤを用いることにより、前述のスライド用駆動モータと回動用駆動モータとを共に変速用主軸に対して略直角に配設することができる。この結果、変速制御装置を同期噛合式変速機に取付けた際に、スライド用駆動モータや回動用駆動モータがその取付面から突出することなく、変速制御装置をコンパクトにすることができる。また、同期噛合式変速機への変速制御装置の搭載性を向上させることもできる。
【0015】
なお、従動ギヤは、完全な円状である必要はなく、少なくとも変速用主軸の回転角に応じた必要分だけギヤが設けられていれば良い。
また、ここではベベルギヤを例にとり説明したが、このベベルギヤをハイポイドギヤ等の食違い歯車に置換することもできるし、また、ウォームギヤとすることもできる。
【0016】
(4)その他
▲1▼変速用主軸の運動方向(スライドか回動か)と、スリーブの選択または移動とは、上述した記載順序に限定されるものではなく、それらを適宜組合わせることができる。例えば、回動アクチュエータ(回動用駆動モータ)をシフトアクチュエータとし、変速用主軸を回動させてスリーブを移動させることにより変速段を達成するようにしても良いし、回動アクチュエータをセレクトアクチュエータとし、変速用主軸をスライドさせてスリーブを選択するようにしても良い。同様に、スライドアクチュエータ(スライド用駆動モータ)を、シフトアクチュエータとして使用しても、セレクトアクチュエータとして使用しても良い。
【0017】
但し、シフト動作(スリーブの移動)の際、シンクロナイザハブと遊転ギヤとの間で同期を取る必要があるため、大きな駆動と高精度の制御が求められる。従って、本発明の回動アクチュエータ(回動用駆動モータ)により、適切な減速比の下で変速用主軸を回動させてシフト動作を行わせることが好ましい。
【0018】
▲2▼スライドアクチュエータや回動アクチュエータは、油圧アクチュエータ等で構成することもできるが、上述したように、それらを駆動モータで構成すると、制御が容易で、全体的にコンパクトにできる。なお、各駆動モータには、直流サーボモータ等を使用できる。
【0019】
▲3▼変速用主軸のスライドや回動の範囲は、特に制限されるものではなく、セレクトやシフトに応じた適当な範囲とすれば良い。
また、本発明に係る同期噛合式変速機が、車両駆動源の出力軸に該同期噛合式変速機の出力軸を平行に配設した車両、例えば、FF車(フロントエンジン・フロントドライブ車)やRR車(リアエンジン・リアドライブ車)等に搭載されるものであると、好適である。
このような車両では、エンジン(または駆動モータ)と変速機とを限られた小スペースに収納する必要がある。本発明の変速制御装置を利用すると、そのコンパクト性故に、同期噛合式変速機を狭いスペースにも収納可能となる。
【0020】
なお、車両駆動源の出力軸とは、駆動輪の車軸と考えても良いし、エンジン等のクランクシャフトの回転軸と考えても良い。もっとも、本発明に係る同期噛合式変速機が、FF車やRR車等に搭載される場合に限られるものではなく、FR車(フロントエンジン・リアドライブ車)等に搭載される場合も含む。
【0021】
【実施例】
実施例を挙げて、本発明の同期噛合式変速機における変速制御装置をより具体的に説明する。
本発明の実施例である同期噛合式変速機における変速制御装置1を図1に示す。なお、図1は、後述する変速用主軸30の中心を通る縦断面図である。
【0022】
本実施例にかかる同期噛合式変速機2は、図2に示すようにFF車用変速機であり、その構造は、公知の前進5段(または6段)、後進1段のMT変速機と同様の構造をしている。詳細図は省略するが、その概略を説明すると、エンジン(または駆動モータ)等の駆動源から断続可能な乾式クラッチを介して、変速機に設けられたクラッチシャフトに駆動力が入力され、この駆動入力は、変速機のクラッチシャフトからメーンドライブギヤ→カウンタシャフト(入力軸)→カウンタギヤ→遊転ギヤ(→シンクロナイザリング)→スリーブ→シンクロナイザハブ→メーンシャフト(出力軸)と伝達されて、所定の減速比の下に駆動力が出力される。
【0023】
そして、同期噛合式変速機2内には、3つのスリーブと、各スリーブに先端部が係合した3つのシフトフォークF1、F2、F3が設けられており、それぞれのシフトフォークは、順に、1−2速段用スリーブ、3−4速段用スリーブ、5−R速段用スリーブと対応している。
従って、変速用主軸30がスライドすると、いずれかのシフトフォークが選択され、変速用主軸30が回転するとその選択されたシフトフォークが回動する。そして、このシフトフォークを介してスリーブの選択と移動とが行われ、スリーブの選択と移動とがそれぞれ変速のセレクトとシフトとに対応する。
【0024】
ところで、変速制御装置1は、図2に示す同期噛合式変速機2の搭載位置Lに搭載され、変速用主軸30を介して同期噛合式変速機2の変速制御を行うものである。
変速制御装置1は、搭載位置Lにおいて同期噛合式変速機2のハウジングケースの取付面Xにボルト固定されるケース50と、このケース50内に収納されたスライド機構Sおよび回動機構Rと、このスライド機構Sと回動機構Rとによりスライドと回動とをする変速用主軸30と、スライド機構Sの駆動源(スライドアクチュエータ)であるセレクト用駆動モータ10(スライド用駆動モータ)と、回動機構Rの駆動源(回動アクチュエータ)であるシフト用駆動モータ20(回動用駆動モータ)とからなる。
【0025】
変速用主軸30は、取付面Xから垂直に延び、上部(図上)に円周状のラック31と、略中央に後述する変速用主軸駆動ギヤ36と軸方向に摺動可能に嵌合するスプライン32と、下方にレバー35とを備える。
この変速用主軸30がスライドすると、前述したシフトフォークF1、F2、F3の各ゲートG1、G2、G3のいずれかとそのレバー35が選択的に係合する。そして、その係合した状態で変速用主軸30が回動すると、レバー35が係合しているシフトフォークも回動させてスリーブを移動させてシフト動作が行われる。
【0026】
次に、スライド機構Sと回動機構Rとの具体的な構造について説明する。
スライド機構Sは、図1からも解るように、変速用主軸30のラック31と、セレクト用駆動モータ10の主軸先端部に取付けられたスライド用ピニオン12とから構成される。セレクト用駆動モータ10が回転すると、スライド用ピニオン12がラック31と噛合して、変速用主軸30を上下動させる。
【0027】
回動機構Rは、図1からも解るように、シフト用駆動モータ20の主軸先端部に取付けられたベベルギヤからなる回動用ピニオン22と、この回動用ピニオン22に噛合するベベルギヤからなる従動ギヤ39と、従動ギヤ39と一体的に設けられ従動ギヤ39よりも歯数が少なく小径の平歯車からなる第1中間駆動ギヤ38と、第1中間駆動ギヤ38に噛合する平歯車からなる第1中間被駆動ギヤ41と、第1中間被駆動ギヤ41と一体的に設けられ第1中間被駆動ギヤ41よりも歯数が少なく小径の平歯車からなる第2中間駆動ギヤ42と、第2中間駆動ギヤ42に噛合して第2中間駆動ギヤ42より歯数の多い平歯車からなる変速用主軸駆動ギヤ36とから構成される。なお、第1中間被駆動ギヤ41と第2中間駆動ギヤ42とは、共通の中間軸40により枢支されている。また、変速用主軸駆動ギヤ36の中心部にはスプライン36aが形成されており、変速用主軸30のスプライン32と軸方向に摺動可能に嵌合している。
【0028】
従って、セレクト用駆動モータ10がスライド用ピニオン12を回転させると、変速用主軸30は変速用主軸駆動ギヤ36に対して摺動可能に上下動する。また、シフト用駆動モータ20が回動用ピニオン22を回転させると、回動用ピニオン22→従動ギヤ39→第1中間駆動ギヤ38→第1中間被駆動ギヤ41→第2中間駆動ギヤ42→変速用主軸駆動ギヤ36→変速用主軸30と、順次回転力が伝達され、変速用主軸30は所望の減速比のもとで回動する。
【0029】
本実施例では、回動用ピニオン22と従動ギヤ39にベベルギヤを採用したことにより、セレクト用駆動モータ10とシフト用駆動モータ20とを変速用主軸30に垂直にかつ近接させて配設することが可能となった。その結果、変速制御装置1は、コンパクトで、同期噛合式変速機2への搭載性が非常に優れたものとなった。
【0030】
同期噛合式変速機2は、さらに乾式クラッチの断続を行うクラッチアクチュエータが設けられており、セレクト用駆動モータ10、シフト用駆動モータ20およびそのクラッチアクチュエータ(駆動モータ)は、変速機用ECU(Electronic Control Unit)により制御され、同期噛合式変速機2は完全な自動変速が可能となっている。
【0031】
(他の実施例)
前述の回動機構Rでは、従動ギヤ39と変速用主軸駆動ギヤ36との間に中間ギヤを介在させたが、従動ギヤ39を変速用主軸30にスプライン嵌合させて、従動ギヤ39により直接変速用主軸30を回動させるようにしても良い。必要な駆動力に応じて、減速機構の大きさと回動用駆動モータの大きさとを比較考慮して、最適な組合わせを選択すると良い。
【0032】
また、前述の実施例では、ベベルギヤを用いたが、ハイポイドギヤ等の食違い歯車やウォームギヤを用いることもできる。
また、同期噛合式変速機2の構成に応じて、上述した変速制御装置1とは逆に、変速用主軸30の回転によりスリーブの選択(セレクト)を行い、そのスライドによりスリーブの移動(シフト)を行うようにしても良い。
【0033】
【発明の効果】
本発明の同期噛合式変速機における変速制御装置は、コンパクトで同期噛合式変速機への搭載性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る変速制御装置の縦断面図である。
【図2】FF車用の同期噛合式変速機の外観図である。
【図3】従来の変速制御装置である。
【符号の説明】
1 変速制御装置
2 同期噛合式変速機
10 セレクト用駆動モータ(スライド用駆動モータ)
12 スライド用ピニオン
20 シフト用駆動モータ(回動用駆動モータ)
22 回動用ピニオン
31 ラック
36 変速用主軸駆動ギヤ
38 第1中間駆動ギヤ
39 従動ギヤ
41 第1中間被駆動ギヤ
42 第2中間駆動ギヤ
Claims (4)
- 入力軸の回転を伝達する遊転ギヤと、出力軸に回転を伝達するシンクロナイザハブと、該シンクロナイザハブと一体的に回転すると共に該シンクロナイザハブに対して軸方向に摺動可能なスリーブと、所望の変速段の達成に必要な該スリーブの選択をスライドにより行うと共に該選択されたスリーブの移動を回動により行う変速用主軸と、該変速用主軸をスライドさせるスライドアクチュエータと、該変速用主軸を回動させる回動アクチュエータと、該スリーブの移動により該スリーブと該遊転ギヤとが同期して噛合い該所望の変速段を達成するシンクロメッシュ機構と、を備える同期噛合式変速機において、
前記回動アクチュエータは回動用駆動モータからなり、該回動用駆動モータの主軸先端部に設けられた回動用ピニオンと、前記変速用主軸に同軸的に設けられ該回動用ピニオンと噛合して該回動用駆動モータから該変速用主軸に回転力を伝達するする従動ギヤと、
該従動ギヤと一体的に回転する第1中間駆動ギヤと、該変速用主軸と異なる中間軸に支持されて該第1中間駆動ギヤに噛合する第1中間被駆動ギヤと、該第1中間被駆動ギヤと一体的に回転する第2中間駆動ギヤと、該変速用主軸に同軸的に設けられ該第2中間駆動ギヤと噛合し該変速用主軸を回転駆動する変速用主軸駆動ギヤとを有し、
さらに、前記スライドアクチュエータはスライド用駆動モータからなり、該スライド用駆動モータの主軸先端部に設けられたスライド用ピニオンと、前記変速用主軸に設けられ該スライド用ピニオンと噛合して該スライド用ピニオンの回転と共に該変速用主軸をスライドさせるラックとを有すると共に、
前記回動用ピニオンと前記従動ギヤとはベベルギヤであって該回動用駆動モータは該スライド用駆動モータとを共に該変速用主軸に対して略直角に配設され、
該変速用主軸は、該回動用ピニオン、従動ギヤおよびスライド用ピニオンを少なくとも収納するケースと前記同期噛合式変速機のハウジングケースとの取付面から垂直に延びていることを特徴とする同期噛合式変速機における変速制御装置 - 前記第1中間駆動ギヤは前記従動ギヤよりも歯数が少なく、
前記第2中間駆動ギヤは前記第1中間被駆動ギヤよりも歯数が少ない請求項1記載の同期噛合式変速機における変速制御装置。 - 前記同期噛合式変速機は、車両駆動源の出力軸に該同期噛合式変速機の出力軸を平行に配設した車両に搭載される請求項1または2に記載の同期噛合式変速機における変速制御装置。
- 前記同期噛合式変速機は、さらに、乾式クラッチの断続を行うクラッチアクチュエータと、
該クラッチアクチュエータ、前記スライド用駆動モータおよび前記回動用駆動モータを制御して自動変速を行う変速機用ECUとを備える請求項1〜3のいずれかに記載の同期噛合式変速機における変速制御装置。
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