JP5772145B2 - Automatic transmission for vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、車両の自動変速装置に係り、特にシフト操作のアクチュエータをモータで行うようにした車両の自動変速装置に関するものである。 The present invention relates to an automatic transmission device for a vehicle, and more particularly to an automatic transmission device for a vehicle in which an actuator for shift operation is performed by a motor.
車両の自動変速装置（Ｇｅａｒ Ｓｈｉｆｔ Ｕｎｉｔ：以下ＧＳＵと略）は、マニュアルトランスミッションを自動変速化する装置である。 An automatic transmission device (Gear Shift Unit: hereinafter abbreviated as GSU) is a device that automatically changes a manual transmission.
ＧＳＵの作動は、１）マニュアルトランスミッションの操作である車両軸方向の作動＝ギアを入れたり抜いたりする作動と、２）車両幅方向の作動＝ギアを入れるゲートを選択する作動に分かれる。 The operation of the GSU is divided into 1) operation in the direction of the vehicle axis, which is an operation of the manual transmission = operation in which the gear is put in and out, and 2) operation in the vehicle width direction = operation in which the gate into which the gear is put is selected.
上記１）、２）の作動について、１）と２）には各々独立したアクチュエータが１つないし２つで構成され、上記アクチュエータを各々制御して、マニュアルトランスミッションの操作に相当する１）と２）の作動を行う。 Regarding the operations 1) and 2), 1) and 2) are each composed of one or two independent actuators, and each of the actuators is controlled to correspond to the operation of the manual transmission 1) and 2 ).
上記アクチュエータはＴＣＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｏｄｕｌｅ）と呼ばれる制御装置と位置センサによって制御され、作動目標位置に達するまでアクチュエータが推力を出力し、作動目標に達した場合に推力を停止させることで作動を行う。 The actuator is controlled by a control device called a TCM (Transmission Control Module) and a position sensor. The actuator outputs a thrust until reaching an operation target position, and operates by stopping the thrust when the operation target is reached.
現行ＧＳＵは、特許文献１等に示されるようにアクチュエータにソレノイドを使用しており、ソレノイドの制御に対する推力の発生の応答性が遅い問題がある。 The current GSU uses a solenoid as an actuator as disclosed in Patent Document 1 and the like, and there is a problem that the response of generation of thrust to the control of the solenoid is slow.
そこで、特許文献２に示されるようにモータによってギアシフト機構を作動させることが提案されている。 Therefore, as shown in Patent Document 2, it has been proposed to operate a gear shift mechanism by a motor.
しかしながら、特許文献２は、モータと差動遊星歯車によってシャフトを回転し、そのシャフトに連結したシフトヨークを回動し、そのシフトヨークの回動でシフトロッドを直線的に往復動させてシフトするため、シフト操作量がシフトヨークの回転角（±１０°程度）で決定され、モータの回転角を精度よく検出することは困難であり、またモータの減速比を大きくしない限り、シフト操作量を、速度制御しながら正確に制御することは困難である。 However, in Patent Document 2, a shaft is rotated by a motor and a differential planetary gear, a shift yoke connected to the shaft is rotated, and the shift rod is linearly reciprocated by the rotation of the shift yoke to shift. Therefore, the shift operation amount is determined by the rotation angle of the shift yoke (about ± 10 °), and it is difficult to accurately detect the rotation angle of the motor, and unless the reduction ratio of the motor is increased, the shift operation amount is It is difficult to control accurately while controlling the speed.
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、シフトロッドをモータでシフト制御する際に、シフトモータ等の回転角を正確に検出できる車両の自動変速装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems and provide an automatic transmission for a vehicle that can accurately detect the rotation angle of a shift motor or the like when the shift rod is shift-controlled by a motor.
上記の目的を達成するために請求項1の発明は、自動変速装置のシフトロッドのシフトをモータで行うための車両の自動変速装置において、回転運動を往復直線運動に変換して前記シフトロッドをシフト操作する回転・直動変換機構と、該回転・直動変換機構に回転を伝達するドリブンギアと、該ドリブンギアにそれぞれ噛合されると共にそれぞれ歯数が異なって形成され、前記ドリブンギアに対して減速比が異なる一対のドライブギアと、前記一対のドライブギアの歯数に応じて、前記ドリブンギアが同一の回転速度となるように、それぞれ回転数が設定されて前記一対のドライブギアを、それぞれ駆動する一対のシフトモータと、前記一対のシフトモータの回転数を出力電圧として出力する回転センサと、各回転センサの出力電圧が入力され、これらの出力電圧差から回転・直動変換機構の回転角度を検出する変速機制御装置とを備えたことを特徴とする車両の自動変速装置である。 In order to achieve the above object, an invention of claim 1 is directed to an automatic transmission device for a vehicle for shifting a shift rod of an automatic transmission device by a motor, wherein the shift rod is converted into a reciprocating linear motion. A rotation / linear motion conversion mechanism for shifting operation, a driven gear for transmitting rotation to the rotation / linear motion conversion mechanism, and a gear engaged with the driven gear and each having a different number of teeth. The pair of drive gears having different reduction ratios and the pair of drive gears, each having a rotational speed set so that the driven gear has the same rotational speed, according to the number of teeth of the pair of drive gears , A pair of shift motors to be driven, a rotation sensor that outputs the rotation speed of the pair of shift motors as an output voltage, and an output voltage of each rotation sensor are input. Is an automatic transmission for a vehicle, characterized in that a transmission control device for detecting the rotation angle of the rotation-linear motion converting mechanism from those output voltage difference.
請求項２の発明は、前記一対のシフトモータが、それぞれ出力電圧可変のシフトモータドライバで駆動される請求項１記載の車両の自動変速装置である。 A second aspect of the present invention is the automatic transmission apparatus for a vehicle according to the first aspect, wherein the pair of shift motors are driven by shift motor drivers each having a variable output voltage.
請求項３の発明は、前記一対のシフトモータの前記回転センサは、ホールＩＣからなり、両ホールＩＣの出力電圧差から前記回転・直動変換機構の回転角度を検出する請求項１又は２記載の車両の自動変速装置である。 According to a third aspect of the present invention, the rotation sensor of the pair of shift motors comprises a Hall IC, and the rotation angle of the rotation / linear motion conversion mechanism is detected from an output voltage difference between both Hall ICs. This is an automatic transmission for a vehicle.
請求項４の発明は、前記シフトロッドはインターナルレバでシフトされ、そのインターナルレバが、シフトブロックに係合し、そのシフトブロックが、前記回転・直動変換機構にてシフト方向に移動される請求項１〜３のいずれかに記載の車両の自動変速装置である。 According to a fourth aspect of the present invention, the shift rod is shifted by an internal lever, the internal lever is engaged with the shift block, and the shift block is moved in the shift direction by the rotation / linear motion converting mechanism. The automatic transmission device for a vehicle according to any one of claims 1 to 3.
本発明は、シフトロッドのシフト操作を、一対のシフトモータから回転・直動変換機構にて行うに際し、各シフトモータに設けたドライブギアを、回転・直動変換機構に回転を伝達するドリブンギアと減速比を異らせ、シフトモータ内に設けられた各回転センサの位相差を検出することで、回転・直動変換機構の回転位置を正確に検出することが可能となるという優れた効果を発揮する。 The present invention relates to a driven gear for transmitting rotation to a rotation / linear motion conversion mechanism from a drive gear provided in each shift motor when a shift rod is shifted by a rotation / linear motion conversion mechanism from a pair of shift motors. The speed reduction ratio of each rotation sensor provided in the shift motor and the phase difference of each rotation sensor can be detected accurately to detect the rotation position of the rotation / linear motion conversion mechanism. Demonstrate.
以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。 A preferred embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
先ず、図７により、自動変速装置１０のスケルトンを説明する。 First, the skeleton of the automatic transmission 10 will be described with reference to FIG.
自動変速装置１０は、エンジン（図示せず）にクラッチＣＬを介して自動変速装置１０の主入力軸１１が接続され、自動変速装置１０の出力軸１２が、図示していないプロペラシャフト、ディファレンシャル等を介して後輪に連結される。 In the automatic transmission 10, the main input shaft 11 of the automatic transmission 10 is connected to an engine (not shown) via a clutch CL, and the output shaft 12 of the automatic transmission 10 is a propeller shaft, a differential, etc., not shown. It is connected to the rear wheel via.
この自動変速装置１０は、主入力軸１１と同軸上に副入力軸１３が設けられ、主入力軸１１と副入力軸１３に、平行にカウンタ軸１４が設けられ、主入力軸１１とカウンタ軸１４の入力側に３ｒｄギア段１５が設けられ、主入力軸１１の回転が３ｒｄギア段１５を介してカウンタ軸１４に伝達され、カウンタ軸１４から各段のギアを介して副入力軸１３に伝達されるようになっている。 The automatic transmission 10 is provided with a sub input shaft 13 coaxially with the main input shaft 11, a counter shaft 14 is provided in parallel with the main input shaft 11 and the sub input shaft 13, and the main input shaft 11 and the counter shaft 14 is provided with a 3rd gear stage 15, and the rotation of the main input shaft 11 is transmitted to the counter shaft 14 through the 3rd gear stage 15, and is transmitted from the counter shaft 14 to the sub input shaft 13 through the gears of each stage. It is to be transmitted.
副入力軸１３とカウンタ軸１４には、入力側から出力側にかけて４ｔｈギア段１６、２ｎｄギア段１７、１ｓｔギア段１８、１ｓｔより低速のクローラＣのギア段１９と、リバースＲのギア段２０とが設けられる。３ｒｄギア段１５と４ｔｈギア段１６のスプライン１５ｓ、１６ｓ間と、２ｎｄギア段１７と１ｓｔギア段１８のスプライン１７ｓ、１８ｓ間と、１ｓｔギア段１８とクローラＣのギア段１９のスプライン１８ｓ、１９ｓ間とに位置した副入力軸１３にはそれぞれスプライン１３ａ、１３ｂ、１３ｃが設けられる。スプライン１３ａには、３ｒｄギア段１５と４ｔｈギア段１６のスプライン１５ｓ、１６ｓと選択的に係合するシフトスリーブ２１ａが設けられ、スプライン１３ｂには、２ｎｄギア段１７と１ｓｔギア段１８のスプライン１７ｓ、１８ｓに選択的に係合するシフトスリーブ２１ｂが設けられ、スプライン１３ｃには、クローラＣのギア段１９とリバースＲのギア段２０のスプライン１９ｓ、２０ｓに選択的に係合するシフトスリーブ２１ｃが設けられ、これらシフトスリーブ２１ａ、２１ｂ、２１ｃが、各段のスプライン１５ｓ〜２０ｓに選択的に係合することで、主入力軸１１の回転が、所定のギア比でスプライン１３ａ〜１３ｃを介して副入力軸１３に伝達される。 The auxiliary input shaft 13 and the counter shaft 14 include a 4th gear stage 16, a 2nd gear stage 17, a 1st gear stage 18, a gear stage 19 of the crawler C that is slower than the 1st gear, and a reverse R gear stage 20 from the input side to the output side. And are provided. Between the splines 15s and 16s of the 3rd gear stage 15 and the 4th gear stage 16, between the splines 17s and 18s of the 2nd gear stage 17 and the 1st gear stage 18, and splines 18s and 19s of the gear stage 19 of the 1st gear stage 18 and the crawler C Spline 13a, 13b, 13c is provided in the sub input shaft 13 located in between. The spline 13a is provided with a shift sleeve 21a that selectively engages the splines 15s, 16s of the 3rd gear stage 15 and the 4th gear stage 16, and the spline 17s of the 2nd gear stage 17 and the 1st gear stage 18 is provided on the spline 13b. , 18s is provided with a shift sleeve 21b that selectively engages the spline 13c, and the spline 13c includes a shift sleeve 21c that selectively engages with the spline 19s, 20s of the crawler C gear stage 19 and the reverse R gear stage 20. The shift sleeves 21a, 21b, and 21c are selectively engaged with the splines 15s to 20s of the respective stages, so that the rotation of the main input shaft 11 is transmitted through the splines 13a to 13c at a predetermined gear ratio. It is transmitted to the sub input shaft 13.
副入力軸１３は、遊星歯車装置２２を介して出力軸１２と連結される。遊星歯車装置２２は、副入力軸１３の端部に連結されたサンギア２３と、サンギア２３の外周に噛合する複数のプラネタリギア２４と、プラネタリギア２４の外周に噛合するリングギア２５とからなり、複数のプラネタリギア２４を支持するキャリア１２ｃが出力軸１２に一体に連結される。 The auxiliary input shaft 13 is connected to the output shaft 12 via the planetary gear device 22. The planetary gear device 22 includes a sun gear 23 connected to the end of the auxiliary input shaft 13, a plurality of planetary gears 24 that mesh with the outer periphery of the sun gear 23, and a ring gear 25 that meshes with the outer periphery of the planetary gear 24. A carrier 12 c that supports a plurality of planetary gears 24 is integrally connected to the output shaft 12.
リングギア２５には、出力軸１２を覆って二重となる管軸２６が設けられ、その管軸２６にスプライン２６ｓが設けられ、そのスプライン２６ｓを境に、ミッションケース２７に固定された固定スプライン２７ｓと、出力軸１２に設けられたスプライン１２ｓが設けられる。またスプライン２６ｓには、固定スプライン２７ｓと出力軸１２のスプライン１２ｓと選択的に係合するレンジギア用シフトスリーブ２８が設けられる。このレンジギア用シフトスリーブ２８は、シフトフォーク２９を介して油圧シリンダや電磁ソレノイドからなるアクチュエータ３０で駆動され、レンジギア用シフトスリーブ２８が、固定スプライン２７ｓと係合した位置では、１ｓｔ〜４ｔｈのローギア段となり、出力軸１２のスプライン１２ｓと係合した位置では、５〜８ｔｈのハイギア段となる。 The ring gear 25 is provided with a double pipe shaft 26 that covers the output shaft 12, and a spline 26 s is provided on the pipe shaft 26. The spline 26 s is a fixed spline fixed to the transmission case 27. 27s and a spline 12s provided on the output shaft 12 are provided. The spline 26s is provided with a range gear shift sleeve 28 that selectively engages the fixed spline 27s and the spline 12s of the output shaft 12. The range gear shift sleeve 28 is driven by an actuator 30 including a hydraulic cylinder and an electromagnetic solenoid via a shift fork 29. When the range gear shift sleeve 28 is engaged with the fixed spline 27s, the low gear stage of 1st to 4th. Thus, at the position where the output shaft 12 is engaged with the spline 12s, the high gear stage of 5 to 8th is obtained.
クローラＣ、リバースＲ、１ｓｔ〜４ｔｈからなるメインギアをシフトするシフトスリーブ２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、３本のシフトフォーク３１ａ、３１ｂ、３１ｃで、それぞれ係合位置に移動される。シフトフォーク３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、シフトロッド３２ａ、３２ｂ、３２ｃに連結され、シフトロッド３２ａ、３２ｂ、３２ｃにシフトブロック３３ａ、３３ｂ、３３ｃが連結され、そのシフトブロック３３ａ、３３ｂ、３３ｃのいずれかにインターナルレバ３４が係合するように回動してシフトチェンジするギア段をセレクトする。その後、インターナルレバ３４がシフト方向に移動されることで、シフトブロック３３ａ、３３ｂ、３３ｃを介してシフトロッド３２ａ、３２ｂ、３２ｃが軸方向に移動され、シフトフォーク３１ａ、３１ｂ、３１ｃを介してシフトスリーブ２１ａ、２１ｂ、２１ｃを中立位置から係合位置に移動してシフトチェンジが行えるようになっている。 Shift sleeves 21a, 21b, and 21c that shift the main gear including the crawler C, reverse R, and 1st to 4th are moved to the engagement positions by the three shift forks 31a, 31b, and 31c, respectively. The shift forks 31a, 31b, 31c are connected to the shift rods 32a, 32b, 32c, and the shift blocks 33a, 33b, 33c are connected to the shift rods 32a, 32b, 32c, and any one of the shift blocks 33a, 33b, 33c is connected. The gear stage to be rotated and shifted so that the internal lever 34 is engaged is selected. Thereafter, the internal lever 34 is moved in the shift direction, so that the shift rods 32a, 32b, and 32c are moved in the axial direction via the shift blocks 33a, 33b, and 33c, and the shift forks 31a, 31b, and 31c are moved. The shift sleeves 21a, 21b, and 21c are moved from the neutral position to the engaged position so that a shift change can be performed.
シフトロッド３２ａ、３２ｂ、３２ｃの両端は、支持筒３５、３５で軸方向移動自在に設けられ、シフトロッド３２ａ、３２ｂ、３２ｃの端部には３つのディテント溝３６が形成され、その端部を支持する支持筒３５には、ディテント溝３６に係合するディテントボールとスプリングからなるディテント機構３８が設けられ、シフトスリーブ２１ａ、２１ｂ、２１ｃの中立位置と、シフトスリーブ２１ａ、２１ｂ、２１ｃのシフト係合位置を保持できるようになっている。 Both ends of the shift rods 32a, 32b, 32c are provided so as to be axially movable by the support cylinders 35, 35, and three detent grooves 36 are formed at the ends of the shift rods 32a, 32b, 32c. The supporting cylinder 35 to be supported is provided with a detent mechanism 38 including a detent ball and a spring that engages with the detent groove 36, and a neutral position of the shift sleeves 21a, 21b, 21c and a shift mechanism of the shift sleeves 21a, 21b, 21c The alignment position can be maintained.
なお、後述するがシフト操作は、出力軸１２に設けた出力軸回転センサ３７の検出値がＴＣＭに入力され、そのＴＣＭにより自動変速されるが、ＴＣＭが、クラッチＣＬを断としてシフトスリーブ２１ａ、２１ｂ、２１ｃを、スプライン１５ｓ〜２０ｓに係合する際に、カウンタ軸１４側の４ｔｈギア段１６に設けたカウンタ軸回転センサ４０の検出値に基づいて、カウンタ軸１４に設けたカウンタシャフトブレーキ３９にてシンクロ制御してシフト段のスプライン１５ｓ〜２０ｓの回転を主入力軸１１、副入力軸１３のスプライン１３ａ〜１３ｃに一致させるように制御する。 As will be described later, in the shift operation, the detection value of the output shaft rotation sensor 37 provided on the output shaft 12 is input to the TCM, and automatic transmission is performed by the TCM. When engaging 21b and 21c with the splines 15s to 20s, the counter shaft brake 39 provided on the counter shaft 14 is based on the detection value of the counter shaft rotation sensor 40 provided on the 4th gear stage 16 on the counter shaft 14 side. And the rotation of the shift stage splines 15 s to 20 s is controlled to coincide with the splines 13 a to 13 c of the main input shaft 11 and the sub input shaft 13.
本発明においては、インターナルレバ３４のセレクト方向の回動とシフト方向の往復移動をモータで行うようにしたものであり、これを図１〜図３により説明する。 In the present invention, the internal lever 34 is rotated in the select direction and reciprocated in the shift direction by a motor. This will be described with reference to FIGS.
先ずインターナルレバ３４のセレクト方向の回動を説明する。 First, the rotation of the internal lever 34 in the select direction will be described.
図１、図３に示すように、インターナルレバ３４は、そのボス３４ｂがインターナル軸４１に回動自在にかつ軸方向移動自在に設けられる。インターナルレバ３４のボス３４ｂには、回動用溝４２が設けられる。この回動用溝４２にはセレクトレバ４３が係合し、そのセレクトレバ４３がセレクト軸４４に連結される。セレクト軸４４は、セレクトギア装置５９を介してセレクトモータ４６にて回転される。すなわち、セレクト軸４４には、扇状の回動用ギア４５が設けられ、その回動用ギア４５が、セレクトモータ４６に連結したセレクトギア４７に噛合されてセレクトギア装置５９が構成される。セレクトレバ４３はリターンスプリング４８にて、図で見て反時計方向に付勢され、セレクトモータ４６が、リターンスプリング４８に抗してセレクトギア装置５９（セレクトギア４７及び回動用ギア４５）を介してセレクトレバ４３を時計方向に回動する。このセレクトレバ４３の回動位置は、セレクトセンサ４９にて検出され、インターナルレバ３４が、どのシフトブロック３３ａ、３３ｂ、３３ｃに係合しているかの位置を検出できるようになっている。すなわち、図３に示すように、インターナルレバ３４のレバー部は、回動に伴って、Ｃ−Ｒのシフトブロック３３ｃ、３ｒｄ−４ｔｈのシフトブロック３３ａ、２ｎｄ−１ｓｔのシフトブロック３３ｂに順次係合すると共にその回転位置がセレクトセンサ４９で検出される。 As shown in FIGS. 1 and 3, the internal lever 34 is provided with a boss 34 b that is rotatable and axially movable on the internal shaft 41. A rotation groove 42 is provided in the boss 34 b of the internal lever 34. A select lever 43 is engaged with the turning groove 42, and the select lever 43 is connected to the select shaft 44. The select shaft 44 is rotated by a select motor 46 via a select gear device 59. That is, the selection shaft 44 is provided with a fan-shaped rotation gear 45, and the rotation gear 45 is engaged with a selection gear 47 connected to the selection motor 46 to constitute a selection gear device 59. The select lever 43 is urged counterclockwise by the return spring 48 as seen in the figure, and the select motor 46 opposes the return spring 48 via the select gear device 59 (select gear 47 and rotating gear 45). The select lever 43 is rotated clockwise. The rotation position of the select lever 43 is detected by a select sensor 49, and the position of which shift block 33a, 33b, 33c is engaged with the internal lever 34 can be detected. That is, as shown in FIG. 3, the lever portion of the internal lever 34 is sequentially engaged with the CR shift block 33c, the 3rd-4th shift block 33a, and the 2nd-1st shift block 33b as it rotates. At the same time, the rotation position is detected by the select sensor 49.
次に、インターナルレバ３４のシフト方向の往復動を行う回転・直動変換機構を説明する。 Next, a rotation / linear motion conversion mechanism for reciprocating the internal lever 34 in the shift direction will be described.
図１〜図３に示すように、インターナルレバ３４のボス３４ｂには、係合ブロック５０が設けられ、この係合ブロック５０にシフトレバ５１の係合爪５２が係合して設けられる。シフトレバ５１はシフトレバロッド５３に移動自在かつ回転自在に設けられる。 As shown in FIGS. 1 to 3, an engagement block 50 is provided on the boss 34 b of the internal lever 34, and an engagement claw 52 of the shift lever 51 is engaged with the engagement block 50. The shift lever 51 is provided on the shift lever rod 53 so as to be movable and rotatable.
シフトレバ５１をシフト方向に往復動を行う回転・直動変換機構８０は、シフトレバロッド５３と平行に、ボールナット５５を有するボールスクリュ５４が設けられて構成され、そのボールスクリュ５４に螺合したボールナット５５が、シフトレバ５１の溝部５６に係合して設けられる。 A rotation / linear motion conversion mechanism 80 that reciprocates the shift lever 51 in the shift direction is configured by a ball screw 54 having a ball nut 55 provided in parallel with the shift lever rod 53, and screwed into the ball screw 54. A ball nut 55 is provided to engage with the groove portion 56 of the shift lever 51.
ボールスクリュ５４は、複数のシフトモータ、図では第１シフトモータ６０と第２シフトモータ６２により減速歯車装置５７を介して回転される。すなわち、ボールスクリュ５４には、ドリブンギア５８が設けられ、そのドリブンギア５８が、第１シフトモータ６０の第１ドライブギア６１と第２シフトモータ６２の第２ドライブギア６３とに噛合されて減速歯車装置５７が構成され、第１シフトモータ６０と第２シフトモータ６２より、第１ドライブギア６１と第２ドライブギア６３にてドリブンギア５８が駆動され、ボールスクリュ５４が回転されるようになっている。この第１シフトモータ６０と第２シフトモータ６２で、ボールスクリュ５４を回転することで、いずれかのモータが失陥したときでもシフト駆動することが可能となる。またドリブンギア５８に対して第１ドライブギア６１と第２ドライブギア６３の歯数は小さくされると共に、第１ドライブギア６１と第２ドライブギア６３の歯数が異なるように設定される。 The ball screw 54 is rotated through a reduction gear device 57 by a plurality of shift motors, in the drawing, a first shift motor 60 and a second shift motor 62. That is, the ball screw 54 is provided with a driven gear 58, and the driven gear 58 is engaged with the first drive gear 61 of the first shift motor 60 and the second drive gear 63 of the second shift motor 62 to reduce the speed. A gear device 57 is configured, and the driven gear 58 is driven by the first drive gear 61 and the second drive gear 63 from the first shift motor 60 and the second shift motor 62, and the ball screw 54 is rotated. ing. By rotating the ball screw 54 with the first shift motor 60 and the second shift motor 62, it becomes possible to perform shift driving even when one of the motors fails. The number of teeth of the first drive gear 61 and the second drive gear 63 is set to be smaller than that of the driven gear 58, and the number of teeth of the first drive gear 61 and the second drive gear 63 is set to be different.
第１シフトモータ６０と第２シフトモータ６２は、第１ドライブギア６１と第２ドライブギア６３の歯数比に応じて、その回転数が設定され、第１シフトモータ６０から第１ドライブギア６１を介してドリブンギア５８を、また第２シフトモータ６２から第２ドライブギア６３を介してドリブンギア５８を、同じ回転速度となるように減速してボールスクリュ５４を回転する。 The number of rotations of the first shift motor 60 and the second shift motor 62 is set according to the gear ratio of the first drive gear 61 and the second drive gear 63. And the driven gear 58 from the second shift motor 62 via the second drive gear 63 is decelerated so as to have the same rotational speed, and the ball screw 54 is rotated.
このボールスクリュ５４の正逆回転で、ボールナット５５がシフト方向に移動し、シフトレバ５１の係合爪５２を介してインターナルレバ３４をシフト方向に移動するようになっている。 By forward and reverse rotation of the ball screw 54, the ball nut 55 moves in the shift direction, and the internal lever 34 moves in the shift direction via the engaging claw 52 of the shift lever 51.
次に、セレクトモータ４６と第１シフトモータ６０と第２シフトモータ６２の駆動系を図５により説明する。 Next, the drive system of the select motor 46, the first shift motor 60, and the second shift motor 62 will be described with reference to FIG.
セレクトモータ４６と第１シフトモータ６０と第２シフトモータ６２は、それぞれ、セレクトモータドライバ７０、第１シフトモータドライバ７１、第２シフトモータドライバ７２で駆動される。このセレクトモータドライバ７０、第１シフトモータドライバ７１、第２シフトモータドライバ７２は、ＴＣＭ７３でその出力周波数が制御されるようになっている。 The select motor 46, the first shift motor 60, and the second shift motor 62 are driven by a select motor driver 70, a first shift motor driver 71, and a second shift motor driver 72, respectively. The output frequency of the select motor driver 70, the first shift motor driver 71, and the second shift motor driver 72 is controlled by the TCM 73.
第１シフトモータ６０と第２シフトモータ６２には、回転センサとしての第１及び第２ホールＩＣ６５、６６が内蔵される。ホールＩＣ６５、６６は、磁気センサであるホール素子と、そのホール素子の出力信号をデジタル信号に変換するＩＣとが１パッケージ化されてなる。このホールＩＣ６５、６６の検出値はＴＣＭ７３に入力される。また、ＴＣＭ７３には、セレクトセンサ４９の検出値が入力される。 The first shift motor 60 and the second shift motor 62 incorporate first and second Hall ICs 65 and 66 as rotation sensors. The Hall ICs 65 and 66 are formed as a single package of a Hall element that is a magnetic sensor and an IC that converts an output signal of the Hall element into a digital signal. The detection values of the Hall ICs 65 and 66 are input to the TCM 73. Further, the detection value of the select sensor 49 is input to the TCM 73.
ＴＣＭ７３は、セレクトセンサ４９の検出値でセレクトモータドライバ７０を制御し、またホールＩＣ６５、６６の検出値からその位相差を検出し、これにより第１シフトモータ６０と第２シフトモータ６２の回転角度（位置）を求め、減速歯車装置５７の各減速比からボールスクリュ５４の回転位置を検出してシフト量を求め、これに基づいて第１シフトモータドライバ７１、第２シフトモータドライバ７２を制御する。 The TCM 73 controls the select motor driver 70 based on the detection value of the select sensor 49 and detects the phase difference from the detection values of the Hall ICs 65 and 66, whereby the rotation angles of the first shift motor 60 and the second shift motor 62 are detected. (Position) is obtained, the rotational position of the ball screw 54 is detected from each reduction gear ratio of the reduction gear device 57, the shift amount is obtained, and the first shift motor driver 71 and the second shift motor driver 72 are controlled based on this. .
図４は、図５に示した各モータドライバ７０〜７２をＴＣＭ７３で制御して各モータ４６、６０、６２の回転を制御するブロック図を示したものである。 FIG. 4 shows a block diagram in which the motor drivers 70 to 72 shown in FIG. 5 are controlled by the TCM 73 to control the rotation of the motors 46, 60 and 62.
各モータドライバ７０〜７２は、インバータからなり、直流の電源（バッテリ）７４をデューティ制御（パルス幅のＨとＬのデューティ比を制御）して、出力周波数可変の三相交流に変換して各モータドライバ７０〜７２を回転数可変に駆動するもので、ＴＣＭ７３が、センサ４９、回転センサ（ホールＩＣ６５、６６）の検出値に基づいて各モータドライバ７０〜７２に指令デューティ比を出力し、それに基づいて各モータドライバ７０〜７２がデューティ制御されて各モータ４６、６０、６２の回転数を制御するようになっている。 Each of the motor drivers 70 to 72 is composed of an inverter. The DC power source (battery) 74 is duty controlled (the duty ratio of the pulse width H and L is controlled) to be converted into a three-phase alternating current with variable output frequency. The motor drivers 70 to 72 are driven at variable rotation speeds. The TCM 73 outputs command duty ratios to the motor drivers 70 to 72 based on the detection values of the sensors 49 and the rotation sensors (Hall ICs 65 and 66). Based on the duty of each of the motor drivers 70 to 72, the rotational speeds of the motors 46, 60 and 62 are controlled.
ＴＣＭ７３には、図示していないがエンジン回転数と、図７で説明した出力軸回転センサ３７とカウンタ軸回転センサ４０の検出値が入力され、これ基づいて変速時のシフト段を決定する。シフト操作は、セレクト方向を制御し、その後シフト方向を制御するが、セレクト方向は、セレクトセンサ４９の検出値からシフトモータ４６の回転を制御して、インターナルレバ３４の回転位置を制御してレバー部３４ｌがシフト段のシフトブロック３３ａ、３３ｂ、３３ｃに係合するように位置させる。 Although not shown, the TCM 73 receives the engine speed and the detection values of the output shaft rotation sensor 37 and the counter shaft rotation sensor 40 described with reference to FIG. 7, and determines the shift stage at the time of shifting based on this. The shift operation controls the select direction and then the shift direction. The select direction controls the rotation position of the internal lever 34 by controlling the rotation of the shift motor 46 from the detection value of the select sensor 49. The lever portion 34l is positioned so as to engage with the shift blocks 33a, 33b, 33c of the shift stage.
次に回転・直動変換機構８０のシフト方向の制御を説明する。 Next, control of the shift direction of the rotation / linear motion conversion mechanism 80 will be described.
図６は、ボールスクリュ５４の回転角度（位置）に対する回転センサである第１及び第２ホールＩＣ６５、６６の出力電圧変化を示したものである。図６に示すように第１及び第２ホールＩＣ６５、６６の出力電圧は、第１及び第２シフトモータ６０、６２の回転でその出力電圧変化がサイン曲線で変化する。 FIG. 6 shows changes in output voltage of the first and second Hall ICs 65 and 66 that are rotation sensors with respect to the rotation angle (position) of the ball screw 54. As shown in FIG. 6, the output voltages of the first and second Hall ICs 65 and 66 change in a sine curve as the first and second shift motors 60 and 62 rotate.
この図６で、例えば、第１ドライブギア６１と第２ドライブギア６３のギア比を３：４とし、第１ドライブギア６１とドリブンギア５８のギア比が１：２とすると、第２ドライブギア６３とドリブンギア５８のギア比は（４／３）：２となり、第１シフトモータ６０の２回転、第２シフトモータ６２の３／２回転で、ボールスクリュ５４が１回転となり、第１ホールＩＣ６５の出力電圧が０のときには、ボールスクリュ５４は、０°、９０°、１８０°、２７０°、３６０°で、第２ホールＩＣ６５の出力電圧が０のときには、０°、１２０°、２４０°、３６０°となる。この関係は第１ドライブギア６１と第２ドライブギア６３のギア比の最小公倍数（１２）に至るまで、すなわち第１シフトモータ６０が４回転、第２シフトモータが３回転するまで、両者の位相差が変化し、その後はまた同じ位相差の変化となる。 In FIG. 6, for example, if the gear ratio between the first drive gear 61 and the second drive gear 63 is 3: 4 and the gear ratio between the first drive gear 61 and the driven gear 58 is 1: 2, the second drive gear The gear ratio between the motor 63 and the driven gear 58 is (4/3): 2, and the ball screw 54 is rotated once by the second rotation of the first shift motor 60 and the rotation of the second shift motor 62 by 3/2. When the output voltage of the IC 65 is 0, the ball screw 54 is 0 °, 90 °, 180 °, 270 °, 360 °, and when the output voltage of the second Hall IC 65 is 0, 0 °, 120 °, 240 °. 360 °. This relationship is the same until the least common multiple (12) of the gear ratio of the first drive gear 61 and the second drive gear 63, that is, until the first shift motor 60 rotates four times and the second shift motor rotates three times. The phase difference changes, and then the same phase difference changes again.
従って、ホールＩＣ６５、６６の出力電圧差を検出することで、ボールスクリュ５４の回転角度（位置）を正確に求めることが可能となる。 Therefore, by detecting the output voltage difference between the Hall ICs 65 and 66, the rotation angle (position) of the ball screw 54 can be accurately obtained.
ここでシフトレバ５１によるシフトロッド３２ａ、３２ｂ、３２ｃのシフト量は、中立位置から±１４ｍｍであり、ボールスクリュ５４の回転でボールナット５５が±１４ｍｍ移動するには、そのボールスクリュ５４のネジピッチで決定される。このネジピッチと減速歯車装置５７の減速比で、第１及び第２シフトモータ６０、６２の回転数を、数回転〜数十回転に設定すると、第１及び第２シフトモータ６０、６２を小型化できると共にボールスクリュ５４の回転角度を検出しながら精度のよいシフト制御が行える。すなわち、第１及び第２シフトモータ６０、６２の回転速度は自由に設定でき、そのシフト位置の検出も精度よく行えるため、シフト開始当初は、第１及び第２シフトモータ６０、６２の回転速度を速くし、シフトロッド３２ａ、３２ｂ、３２ｃの係合位置では、シフトスリーブ２１ａ、２１ｂ、２１ｃとスプライン１５ｓ〜２０ｓとが突き当たって噛合する位置近くで、その速度を遅くする制御が可能となる。これにより、所定のシフト量に達してシフトロッド３２ａ、３２ｂ、３２ｃが上述したディテント機構３８で停止するときに第１及び第２シフトモータ６０、６２を停止させることで、シフトスリーブ２１ａ、２１ｂ、２１ｃとスプライン１５ｓ〜２０ｓとが突き当たって異音が発生することも防止できる。 Here, the shift amount of the shift rods 32a, 32b, 32c by the shift lever 51 is ± 14 mm from the neutral position, and the ball nut 55 moves ± 14 mm by the rotation of the ball screw 54, and is determined by the screw pitch of the ball screw 54. Is done. If the number of rotations of the first and second shift motors 60 and 62 is set to several to several tens of rotations based on the screw pitch and the reduction gear ratio of the reduction gear device 57, the first and second shift motors 60 and 62 are reduced in size. In addition, accurate shift control can be performed while detecting the rotation angle of the ball screw 54. That is, the rotational speeds of the first and second shift motors 60 and 62 can be set freely, and the shift position can be detected with high accuracy. Therefore, at the beginning of the shift, the rotational speeds of the first and second shift motors 60 and 62 are initial. In the engagement position of the shift rods 32a, 32b, and 32c, it is possible to control to reduce the speed near the position where the shift sleeves 21a, 21b, and 21c and the splines 15s to 20s come into contact with each other. Accordingly, when the shift rods 32a, 32b, 32c reach the predetermined shift amount and are stopped by the detent mechanism 38 described above, the first and second shift motors 60, 62 are stopped, whereby the shift sleeves 21a, 21b, It is also possible to prevent abnormal noise from occurring due to the contact between 21c and the splines 15s to 20s.
この第１及び第２シフトモータ６０、６２の回転数と、減速歯車装置５７の両減速比は、自由に設定できるため、そのシフト操作の出力特性も設定自由度を増やすことができる。また、シフトモータは、小型化できるため、複数台設置しても省スペースに設計でき、さらに、いずれかのモータが失陥しても他のモータでバックアップすることが可能となる。 Since the rotation speeds of the first and second shift motors 60 and 62 and the reduction gear ratio of the reduction gear device 57 can be set freely, the output characteristics of the shift operation can also increase the degree of freedom of setting. In addition, since the shift motor can be reduced in size, it can be designed to save space even when a plurality of shift motors are installed. Further, even if one of the motors fails, it can be backed up by another motor.
上述の実施の形態においては、シフトモータ６０、６２の回転を、シフトロッド３２ａ〜３２ｃのシフト方向に往復移動させ回転・直動変換機構８０として、ボールスクリュ５４の例で説明したが、本発明では、ボールスクリュ５４の他にラック＆ピニオンなど種々の機構を用いることができる。 In the above-described embodiment, the rotation of the shift motors 60 and 62 is reciprocated in the shift direction of the shift rods 32a to 32c, and the rotation / linear motion conversion mechanism 80 is described as an example of the ball screw 54. In addition to the ball screw 54, various mechanisms such as a rack and pinion can be used.
図８、図９は、回転・直動変換機構８０の他の変形例を示したものである。 8 and 9 show another modification of the rotation / linear motion conversion mechanism 80.
本実施の形態においては、ドリブンギア５８で回転される回転軸８４にドラム８５が一体に設けられ、そのドラム８５の外周に溝８７が形成され、他方シフトレバロッド５３に移動自在にかつ回転自在に設けられるシフトレバ５１には、ドラム８５の溝８７に係合するボスピン８３が設けられて回転・直動変換機構８０が構成される。 In the present embodiment, a drum 85 is integrally provided on a rotary shaft 84 rotated by a driven gear 58, a groove 87 is formed on the outer periphery of the drum 85, and the other shift lever rod 53 is movable and rotatable. The shift lever 51 is provided with a boss pin 83 that engages with the groove 87 of the drum 85 to constitute a rotation / linear motion conversion mechanism 80.
また図１〜図３と同様に、インターナルレバ３４のボス３４ｂには、係合ブロック５０が設けられ、この係合ブロック５０にシフトレバ５１の係合爪５２が係合して設けられる。 1 to 3, an engagement block 50 is provided on the boss 34 b of the internal lever 34, and an engagement claw 52 of the shift lever 51 is engaged with the engagement block 50.
この実施の形態において、図には示していないが、回転・直動変換機構８０の回転軸８４にドリブンギア５８が設けられ、図１〜図３と同様に、ドリブンギア５８が、第１シフトモータ６０の第１ドライブギア６１と第２シフトモータ６２の第２ドライブギア６３とに噛合されて減速歯車装置５７が構成され、第１シフトモータ６０と第２シフトモータ６２より、第１ドライブギア６１と第２ドライブギア６３にてドリブンギア５８が駆動され（図１〜図３参照）、ドラム８５が回転されるようになっている。ドラム８５に形成される溝８７は、図ではドラム８５の円周に対して１８０°程度となっているが３６０°或いは溝８７が軸方向に重ならなければそれ以上に形成してもよい。またドリブンギア５８と第１ドライブギア６１と第２ドライブギア６３で構成される減速歯車装置５７は、減速比を大きく、例えば、図１〜図３で説明したように第１ドライブギア６１と第２ドライブギア６３のギア比を３：４とした場合、第１ドライブギア６１とドリブンギア５８のギア比が１：１０、或いはそれ以上にするとよい。 In this embodiment, although not shown in the drawing, a driven gear 58 is provided on the rotating shaft 84 of the rotation / linear motion converting mechanism 80, and the driven gear 58 is the first shift as in FIGS. A reduction gear device 57 is configured by meshing with the first drive gear 61 of the motor 60 and the second drive gear 63 of the second shift motor 62, and the first drive gear is composed of the first shift motor 60 and the second shift motor 62. The driven gear 58 is driven by 61 and the second drive gear 63 (see FIGS. 1 to 3), and the drum 85 is rotated. The groove 87 formed in the drum 85 is about 180 ° with respect to the circumference of the drum 85 in the drawing, but may be 360 ° or more if the groove 87 does not overlap in the axial direction. The reduction gear device 57 including the driven gear 58, the first drive gear 61, and the second drive gear 63 has a large reduction ratio. For example, as described with reference to FIGS. When the gear ratio of the two drive gears 63 is set to 3: 4, the gear ratio between the first drive gear 61 and the driven gear 58 may be 1:10 or more.
これにより、図８、図９の回転・直動変換機構８０でも図６で説明したように第１シフトモータ６０と第２シフトモータ６２の回転が、回転センサである第１及び第２ホールＩＣ６５、６６で検出され、ドラム８５の回転角度（位置）が検出されてシフトロッド３２ａ〜３２ｃのシフト方向の制御が正確に行える。 As a result, the rotation of the first shift motor 60 and the second shift motor 62 in the rotation / linear motion conversion mechanism 80 of FIGS. 66, the rotation angle (position) of the drum 85 is detected, and the shift direction of the shift rods 32a to 32c can be accurately controlled.
３２ａ〜３２ｃ シフトロッド
３４ インターナルレバ
５１ シフトブロック
５４ ボールスクリュ
５５ ボールナット
５７ 減速歯車装置
６０、６２ 第１及び第２シフトモータ
６５、６６ 回転センサ（ホールＩＣ）
７１、７２ モータドライバ
７３ ＴＣＭ
８０ 回転・直動変換機構
32a to 32c Shift rod 34 Internal lever 51 Shift block 54 Ball screw 55 Ball nut 57 Reduction gear device 60, 62 First and second shift motors 65, 66 Rotation sensor (Hall IC)
71, 72 Motor driver 73 TCM
80 Rotation / linear motion conversion mechanism
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