(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯車変速機の中間軸にクラツチを介して油ポンプを接続し、該油ポンプの吐出口に開放可能の絞り弁を設けた歯車変速機において、変速操作機構に変速レバーの操作方向を検出するとともに変速機の変速同期終了を検出する変速センサを設け、該変速センサの信号に基づき前記絞り弁と前記クラツチを制御する電子制御装置を備えたことを特徴とする変速補助装置。
【請求項２】
前記電子制御装置は変速レバーのシフトアツプ操作時絞り弁を絞るとともに、出力軸の回転数と中間軸または入力軸の回転数から求めた変速歯車の回転数との差が所定値以下になつた時前記絞り弁を開放する、請求項１に記載の変速補助装置。
【請求項３】
前記電子制御装置は変速レバーのシフトアツプ操作時絞り弁を絞るとともに、出力軸の回転数と中間軸または入力軸の回転数から求めた変速歯車の回転数との差が所定値以下になつた時前記クラツチを遮断する、請求項１に記載の変速補助装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両の平行歯車式歯車変速機の迅速かつ円滑な変速操作を得る変速補助装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両用歯車変速機は中間軸に結合した中間歯車と出力軸に遊回転可能に支持した各変速段の変速歯車とが常時噛み合され、公知の同期装置により変速歯車を選択的に出力軸に結合することにより、所要の変速段の歯車の噛合いが達せられる。しかし、大型車両になると駆動伝達系の慣性量が大きくなり、変速操作中に車輪から回転力を受ける出力軸と、中間軸と連動する変速歯車との回転差をなくすために、同期装置の操作にかなりの時間と操作力が要求される。
【０００３】
そこで、実開平２−１４１７５７号公報に開示されるように、同期装置にアクチユエータを設けた変速補助装置が提案されているが、これは構造が複雑になり、コストが嵩むという難点がある。また、実開平５−１２８０９号公報に開示される変速補助装置では、変速歯車に電磁制動力を加え、変速歯車の回転数を出力軸の回転数に近づけるようにしているが、これはシフトアツプ操作のみに有効であり、従来の歯車変速機に付加すべき部品点数が多く、コスト低減が難しい。
【０００４】
本出願人の出願に係る特願平７−６６８８４号の変速補助装置では、シフトアツプする時に中間軸に接続した油ポンプの吐出口を絞ることにより、同期装置の同期動作を円滑にしているが、これは同期終了後のスリーブとハブとの噛合いに障害をもたらす。つまり、シフトアツプ操作時の同期終了後には、スリーブのスプラインの端部斜面がハブのスプラインの端部斜面に接触し、端部斜面での滑りによりハブが回転されるのであるが、スリーブがハブに噛み合う時に、油ポンプに設けた絞りにより生じるトルクが、スリーブのスプラインの端部斜面とハブのスプラインの端部斜面との滑りにより、ハブが回転させられる方向と逆に作用する場合があり、円滑な噛合い動作を妨げるという不具合がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は上述の問題に鑑み、同期装置の同期終了後のスリーブとハブの噛合いをより円滑にするために、同期終了後は迅速に中間軸に加える負荷を取り除くようにした変速補助装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、本発明の構成は歯車変速機の中間軸にクラツチを介して油ポンプを接続し、該油ポンプの吐出口に開放可能の絞り弁を設けた歯車変速機において、変速操作機構に変速レバーの操作方向を検出するとともに変速機の変速同期終了を検出する変速センサを設け、該変速センサの信号に基づき前記絞り弁と前記クラツチを制御する電子制御装置を備えたことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明では歯車変速機の中間軸に変速歯車へ油を供給する油ポンプが、クラツチを介して接続され、油ポンプの吐出口に絞り弁が接続される。クラツチは通常は接続状態にあり、油ポンプは歯車箱の底部の油を吸い込み、通常は全開になつている絞り弁を経て、歯車箱の天壁部から各変速歯車と同期装置へ散布する。油ポンプは歯車箱の油を変速機の潤滑部へ供給するだけでなく、油冷却部、動力取出部などへ供給するのにも用いられる。シフトアツプ操作時、油ポンプの吐出口を絞ることにより中間軸に制動力を加え、同期装置の円滑な同期動作を促進する。同期終了後は絞り弁を開放し、スリーブとハブとの円滑な噛合い動作を図る。具体的には、同期終了後に絞り弁を開放するのでは応答性の問題があるので、同期動作が完全に終了しない内に絞り弁を開放する。このため、出力軸の回転数とスリーブの回転数（中間軸の回転数に変速比を乗じた値）とを比較し、後者が前者の約９０％に達した時に同期終了と判断して絞り弁を開放する。
【０００８】
【実施例】
図１は本発明に係る変速補助装置の概略構成を示す側面断面図、図２は同変速補助装置の要部を示す側面断面図である。図１に示すように、歯車変速機の歯車箱１８の前端部にクラツチ箱５が結合され、変速操作時、主クラツチ３は機関のクランク軸２と歯車変速機の入力軸４の間を遮断するように構成される。歯車箱１８には入力軸４と同軸に出力軸１０が支持され、さらに中間軸１２が出力軸１０と平行に支持される。入力軸４の入力歯車８は中間軸１２の中間歯車９と常時噛み合される。中間軸１２に結合した歯数の異なる中間歯車３９は、出力軸１０に遊回転可能に支持した各変速段の変速歯車３８と常時噛み合される。出力軸１０に配設した公知の同期装置３５の軸方向移動により、所定の変速歯車３８が選択的に出力軸１０へ回転結合されるようになつている。
【０００９】
歯車箱１８の上部に変速操作機構６が配設される一方、天壁部に油供給管１７ａが配設される。油供給管１７ａは油ポンプ１５からの油を入力歯車８と各変速歯車３８と同期装置３５へ散布するようになつている。上述した構成は従来の歯車変速機とほぼ同様である。
【００１０】
本発明によれば、中間軸１２の後端部にクラツチ（具体的には電磁クラツチ）１３を介して油ポンプ１５が接続される。油ポンプ１５は歯車箱１８の底部の油をストレーナから入口通路１４へ吸い込み、出口通路１７、絞り弁１６（好ましくは電磁絞り弁）を経て油供給管１７ａへ供給する。変速レバー７のシフトアツプ操作またはシフトダウン操作を検出する変速センサ３３，７３が変速操作機構６に配設される。制御装置、好ましくは電子制御装置２０は変速センサ３３の信号に基づき、絞り弁１６を全開位置と絞り位置に切り換え、またクラツチ１３を接続位置と遮断位置に切り換える。
【００１１】
図２に示すように、クラツチ１３と油ポンプ１５は歯車箱１８の後端部に結合した歯車箱１９に配設される。すなわち、中間軸１２の端部は歯車箱１８の端壁に軸受２１により支持され、かつ歯車箱１９の内部へ突出される。歯車箱１９に固定した保持板２２に電磁コイル２３が固定され、中間軸１２に電磁コイル２３に対向する駆動板２２ａが固定支持される。駆動板２２ａと円錐形のクラツチ板２５との間にばね２４が介装される。クラツチ板２５はスプライン２５ａにより中間軸１２に軸方向移動可能に嵌合され、かつばね２４の力により油ポンプ１５の円錐孔２７ａへ係合される。
【００１２】
油ポンプ１５は歯車箱１９の内周壁に回転可能に組み込まれた内歯歯車１９ａと、内歯歯車１９ａと噛み合うピニオン２７とからなり、内歯歯車１９ａに対し偏心するピニオン２７は、中間軸１２に軸受２６により遊回転可能に支持される。油ポンプ１５の吸込口は入口通路１４、管１４ａを経て、歯車箱１８の底部に配設したストレーナ２９へ接続される。一方、油ポンプ１５の吐出口は出口通路１７、絞り弁１６を経て油供給管１７ａへ接続される。
【００１３】
図３に示すように、変速操作機構６は箱形の基枠４１の両側壁に回動可能に支持した左右方向の支軸４７を備えている。支軸４７は抜けないように両端に止め輪４２を装着される。支軸４７の中央部分に上下方向のスリツト４９を形成し、変速レバー７をスリツト４９へ挿通し、かつ前後方向のピン４８により左右に揺動可能に支持する。変速レバー７の下端部の円筒部５６に収容したばね５５により、ボール４５を基枠４１の底板４３の球面状のくぼみ４３ａに配設した３個のくぼみ４４の１つに選択的に係合するように構成する。変速レバー７をピン４８を中心として左右に傾動すれば、セレクト操作が達せられ、変速レバー７を支軸４７とともに前後に傾動すれば、シフト操作が達せられる。
【００１４】
図３，４に示すように、変速操作機構６に変速レバー７のセレクト操作の動作過程を検出する変速センサ７３が備えられる。このため、基枠４１の前壁にピン４８と同軸に並ぶ支軸４８ａが支持され、該支軸４８ａにレバー７５が回動可能に支持される。レバー７５の下端部は円弧状に湾曲され、かつ前後方向（図４の左右方向）に延びるスリツト７５ｂを有する係合片７５ａを一体に形成される。変速レバー７の下端部が係合片７５ａのスリツト７５ｂに係合される。変速レバー７のセレクト操作時、変速レバー７は係合片７５ａを一緒に回動し、かつくぼみ４３ａに沿つて摺動させる。一方、変速レバー７のシフト操作時、変速レバー７は係合片７５ａの細長いスリツト７５ｂに沿つて摺動し、係合片７５ａは停止している。
【００１５】
レバー７５の上端部を挟んで、基枠４１の前壁に左右１対の受光器７３ｂと発光器７３ａとが配設される。レバー７５は変速レバー７の中立位置で左右１対の発光器７３ａの中心に対応する位置に１つの窓７１を設けられる。したがつて、セレクト操作時、例えば変速レバー７を図３の左方へ倒すと、左方の発光器７３ａの光が窓７１を通過して受光器７３ｂへ達し、セレクト動作が達せられたことが検出される。
【００１６】
図３に示すように、変速操作機構６に変速レバー７のシフト操作の動作過程を検出する変速センサ３３が備えられる。このため、支軸４７に扇形の窓板５３が結合される一方、基枠４１の側壁に受光器３３ｂが固定され、受光器３３ｂに対向して窓板５３の反対側に発光器３３ａが配設される。発光器３３ａは図示してない適当な手段により基枠４１に支持される。
【００１７】
図５に示すように、窓板５３は変速レバー７の中立位置で前後１対の発光器３３ａ（または前後１対の受光器３３ｂ）の間に位置する窓５３ｂを、窓板５３の前後両端側に窓５３ａ，５３ｃをそれぞれ設けられる。各窓５３ａ〜５３ｃは周方向に細長く、窓５３ａ〜５３ｃの周方向の相互間隔は前後１対の発光器３３ａの周方向の間隔とほぼ等しい。したがつて、例えば変速レバー７を前方（図５の矢印ｘ方向）へ倒すシフト操作をした場合に、ボーク開始時前方の発光器３３ａの光が窓板５３の窓５３ｂを通過し、続いて同期終了（ボーク終了）時前後１対の発光器３３ａの光が窓板５３の窓５３ｂ，５３ａを通過し、同期動作が終了したことが検出される。変速操作完了時後方の発光器３３ａの光が窓板５３の窓５３ａを通過し、変速操作が完了したことが検出される。
【００１８】
図６に示すように、歯車変速機の同期装置３５は、中間軸１２の歯車から常に回転力を受けている変速歯車３８に一体的に形成したスプライン歯６１ａを有するハブ６１と、変速歯車３８に一体的に形成した円錐軸部と、スプライン歯６２ａと前記円錐軸部に外嵌する円錐孔と切欠６２ｂとを有する同期環６２と、出力軸１０に軸方向移動可能にスプライン嵌合支持したスリーブとを備えている。
【００１９】
スリーブは内周面にスプライン歯６３を形成されるとともに、キー６３ａを軸方向相対移動可能に弾性支持している。キー６３ａは同期環６２の切欠６２ｂへ係合可能に構成される。同期装置３５の具体的な構成は、実開平５−１２８０９号公報などにより公知であり、本発明の要旨には直接関係しないので、これ以上説明しない。
【００２０】
変速レバー７のシフト操作時、同期装置３５は図６の動作過程（ａ）〜（ｅ）を実行する。図６の中立位置からスリーブのスプライン歯６３が上方（出力軸１０の軸方向）へ移動すると、スリーブに弾性支持されたキー６３ａが同期環６２の切欠６２ｂへ係合し、同期環６２がキー６３ａに押されて変速歯車３８の円錐軸部へ摩擦係合する。同期環６２が変速歯車３８の回転力（図６の矢印ｙ方向の回転力）を受け、キー６３ａが切欠６２ｂの図の左側壁に当る。このインデツクス状態が動作過程（ａ）である。
【００２１】
さらに、スリーブのスプライン歯６３が上方へ移動すると、スプライン歯６３は同期環６２のスプライン歯６２ａの端部斜面に面接触する。このボーク状態が動作過程（ｂ）である。引続き、動作過程（ｂ）からスリーブのスプライン歯６３が上方へ移動すると、スリーブとキー６３ａの間に軸方向の相対移動が生じ、同時にスリーブのスプライン歯６３が同期環６２のスプライン歯６２ａの斜面に沿つて滑りながら、スプライン歯６３がスプライン歯６２ａとスプライン歯６２ａの間へ進む。この同期終了の状態が動作過程（ｃ）である。
【００２２】
引続き、スリーブのスプライン歯６３が上方へ移動すると、スプライン歯６３がハブ６１のスプライン歯６１ａの端部斜面に面接触し、スリーブとハブ６１の噛合いが始まる。この噛合い開始の状態が動作過程（ｄ）である。引続き、スリーブのスプライン歯６３が上方へ移動すると、スプライン歯６３がスプライン歯６１ａの端部斜面に沿つて滑り、スプライン歯６３がスプライン歯６１ａとスプライン歯６１ａの間へ進み、噛合いが終了する。この噛合い終了の状態が動作過程（ｅ）である。
【００２３】
本発明ではシフトアツプ操作時、同期装置３５の同期終了後に絞り弁１６を開放することにより、中間軸１２に作用する負荷を取り除く。このため、同期終了を変速センサ３３により検出し、スリーブがボーク位置よりも前進した時に噛合いが終了したものと判定し、絞り弁１６を迅速に開く。これにより、同期終了後のスリーブとハブ６１の円滑な噛合いを達成する。つまり、図６の動作過程（ｂ）で、中間軸１２に作用する油圧ポンプ１５の負荷トルクを解放する。換言すれば、ハブ６１に対する制動トルクを解放することにより、ハブ６１と出力軸１０との回転差を少なくし、動作過程（ｄ）から動作過程（ｅ）に至る噛合い動作を円滑にする。
【００２４】
一方、シフトダウン操作時は、中間軸１２の回転数は操作前よりも高くする必要がある。そこで、クラツチ１３を遮断し、中間軸１２に作用する油ポンプ１３の負荷をなくすれば、中間軸１２の回転数がシフトダウン操作中に低下する度合が少なくなり、迅速かつ円滑な変速操作を助ける。
【００２５】
図７，８は上述の制御をマイクロコンピユータからなる電子制御装置２０により行うための制御プログラムの流れ図である。図において、ｐ１１〜ｐ２９は制御プログラムの各ステツプを表す。本プログラムは所定時間ごとに繰返し実行する。ｐ１１で制御プログラムを開始し、ｐ１２で変速センサ３３からシフト信号を読み込む。ｐ１３でシフト信号が変化したか否かを判別する。ｐ１３でシフト信号が変化しない場合はｐ１２へ戻り、シフト信号が変化した場合は、ｐ１４でシフト信号が中立位置か否かを判別する。シフト信号が中立位置の場合はｐ２２へ戻り、シフト信号が中立位置でない場合は、ｐ１５で変速中の変速段を判定する。
【００２６】
ｐ１６で先に記憶しているシフト信号と変化後のシフト信号とを比較する。ｐ１７でシフトアツプ操作であるか否かを判別する。シフトアツプ操作でない場合は、ｐ２４でクラツチ１３を遮断し、ｐ２５へ進む。ｐ１７でシフトアツプ操作である場合は、ｐ１８で絞り弁１６を絞り、ｐ１９で変化後のシフト信号から変速段を判断し、歯車比ｉを求める。
【００２７】
ｐ２０で当該変速段の変速歯車の回転数Ntを読み込む。ｐ２１で出力軸１０の回転数Nmを読み込む。ｐ２２で変速歯車と出力軸１０の回転差Nt−Nmが所定値Ｃよりも小さいか否かを判別する。変速歯車と出力軸１０の回転差Nt−Nmが所定値Ｃよりも大きい場合はｐ２０へ戻り、変速歯車と出力軸１０の回転差Nt−Nmが所定値Ｃよりも小さい場合は、ｐ２３でクラツチ１３を遮断し、絞り弁１６を開く。次いで、ｐ２６でシフト動作終了信号を読み込む。ｐ２６でシフト動作が終了したか否かを判別する。シフト動作が終了していない場合はｐ２５へ戻り、シフト動作が終了した場合は、ｐ２７でクラツチ１３を接続する。ｐ２８でシフト動作終了後の変速段を記憶し、ｐ２９で終了する。
【００２８】
上述した変速補助装置を制御するマイクロコンピユータの制御内容は、図９に示すとおりである。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は上述のように、歯車変速機の中間軸にクラツチを介して油ポンプを接続し、該油ポンプの吐出口に開放可能の絞り弁を設けた歯車変速機において、変速操作機構に変速レバーの操作方向を検出するとともに変速機の変速同期終了を検出する変速センサを設け、該変速センサの信号に基づき前記絞り弁と前記クラツチを制御するものであり、変速レバーのシフトアツプ操作時、油ポンプの吐出口を絞ることにより中間軸に制動力を加え、同期装置の円滑な同期動作を促進し、同期終了後は絞り弁を開放することによりスリーブとハブとの円滑な噛合い動作を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る歯車変速機の変速補助装置の概略構成を示す側面断面図である。
【図２】同変速補助装置の要部を示す側面断面図である。
【図３】変速操作機構の背面断面図である。
【図４】同変速操作機構のセレクト操作過程を検出する変速センサを示す側面断面図である。
【図５】同変速操作機構のシフト操作過程を検出するための窓板の側面図である。
【図６】同期装置の動作過程を説明する平面図である。
【図７】変速補助装置をマイクロコンピユータにより制御する制御プログラムの流れ図である。
【図８】変速補助装置をマイクロコンピユータにより制御する制御プログラムの流れ図である。
【図９】変速補助装置を制御するマイクロコンピユータの制御内容を示す表図である。
【符号の説明】
２：クランク軸  ３：主クラツチ  ４：入力軸  ５：クラツチ箱  ６：変速操作機構  ７：変速レバー  ８：入力歯車  ９：中間歯車  １０：出力軸  １２：中間軸  １３：クラツチ  １４：入口通路  １４ａ：管  １５：油ポンプ  １６：絞り弁  １７：出口通路  １７ａ：油供給管  １８：歯車箱  １９：歯車箱  １９ａ：内歯歯車  ２０：電子制御装置  ２１：軸受  ２２：保持板  ２２ａ：保持板  ２３：電磁コイル  ２５：クラツチ板  ２５ａ：スプライン  ２６：軸受２７：ピニオン  ２７ａ：円錐孔  ３３：変速センサ  ３３ａ：発光器  ３３ｂ：受光器  ３５：同期装置  ３８：変速歯車  ３９：中間歯車  ４１：基枠  ４２：止め輪  ４３：底板  ４３ａ：球面状のくぼみ  ４４：くぼみ  ４５：ボール  ４７：支軸  ４８：ピン  ４９：スリツト  ５３：窓板  ５３ａ〜５３ｃ：窓  ５５：ばね  ５６：円筒部  ６１：ハブ  ６１ａ：歯  ６２：同期環  ６２ａ：歯  ６２ｂ：切欠  ６３：スリーブの歯  ６３ａ：キー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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