JP2001050389A - 車両用の電動式変速機切換え装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 制御系を複雑にすることなく迅速かつ正確な
変速を行えるようにする車両用の電動式変速機切換え装
置を提供する。 【解決手段】 電動モータの回転を減速する減速機と、
変速機を変速する切換えレバーに連結されたカム板と、
このカム板に弾接して切換えレバーをその変速位置に保
持するカムフォロワと、減速機で減速された回転出力を
その回転方向に遊びを介してカム板に伝える伝動部材
と、切換えレバーの現在位置を検出するセンサと、この
センサで検出した現在位置が変速指令位置より所定角度
だけ手前位置に到達した時点で電動モータに停止指令を
出す制御部とを備え、最終的な変速指令位置への回動は
カムフォロワの弾接力に依存したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、車両用変速機を
変速指令に基づいて電動モータにより変速操作するため
の車両用の電動式変速機切換え装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】車両においては、通常運転者の変速操作
をリンク、ロッドあるいはワイヤなどを用いて機械的に
直接変速機に伝えて変速操作している。しかし近年運転
者の変速操作を容易にするため、あるいは操作装置を小
型化し運転席回りの空間を広げて居住性を向上させるな
どのために、電動モータを用いて変速操作を行うことが
提案され一部では実用化されている。

【０００３】例えば自動車の運転席の操向ハンドル上に
変速用の切換えスイッチを設け、操舵中にハンドルから
手を離さずかつ迅速に変速を行えるようにしたものがあ
る。すなわち運転者がスイッチ操作により出力する変速
指令に基づいて電動モータを起動させ、所定の変速位置
に変速を行うものである。

【０００４】ここに従来は電動モータの回転による動作
を直接変速機に伝えていた。すなわちモータの回転によ
り、変速機の変速を行うための切換えレバーを直接作動
させ、モータの回転量と切換えレバーの作動量とが常に
対応するものであった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このようにモータの回
転量と切換えレバーの作動量を常に対応させた場合に
は、モータの回転量を高精度に制御する必要があり、制
御系統が複雑になるという問題が生じる。特に変速を瞬
時に行うためには、モータも出力が大きいものが必要に
なり、制御系統が一層複雑になる。

【０００６】この発明はこのような事情に鑑みなされた
ものであり、制御系を複雑にすることなく迅速かつ正確
な変速を行えるようにする車両用の電動式変速機切換え
装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【発明の構成】この発明によればこの目的は、電動モー
タを用いて車両用変速機の変速切換え操作を行う車両用
の電動式変速機切換え装置において、前記電動モータの
回転を減速する減速機と、前記変速機を変速する切換え
レバーに連結されたカム板と、このカム板に弾接して前
記切換えレバーをその変速位置に保持するカムフォロワ
と、前記減速機で減速された回転出力をその回転方向に
遊びを介して前記カム板に伝える伝動部材と、前記切換
えレバーの現在位置を検出するセンサと、このセンサで
検出した現在位置が変速指令位置より所定角度だけ手前
位置に到達した時点で前記電動モータに停止指令を出す
制御部とを備え、最終的な変速指令位置への回動は前記
カムフォロワの弾接力に依存したことを特徴とする車両
用の電動式変速機切換え装置、により達成される。

【０００８】減速機はウォームとウォームホイールとで
形成することができ、ウォームをモータにより回転する
一方、ウォームホイールとカム板との間で遊びを有する
伝動部材を介して回転伝達を行うように構成することが
できる。またウォームホイールとカム板との間にこれら
と同軸に小歯車を介在させ、この小歯車を介して切り換
えレバーを駆動することができる。この場合にこの小歯
車に中心軸から偏心しかつ中心軸に平行なピンを貫通さ
せ、このピンの一端をカム板に遊びなく係合させ、他端
をウォームホイールに形成した周方向に長い円弧状の開
口部内へ進入させた構成とすることができる。

【０００９】

【実施態様】図１はこの発明の一実施態様を示す正断面
図、図２は同じく右側断面図、図３はカムフォロワとそ
の保持アームを示す断面図、図４は同じく分解斜視図、
図５は制御系統図である。

【００１０】図１，２において符号１０は左右割りのケ
ースであり、左右のケース半体１０ａ，１０ｂには支軸
１２が掛け渡されている。この支軸１２にはウォームホ
イール１４と、小歯車１６と、カム板１８とが保持され
ている。小歯車１６は両ケース半体１０ａ，１０ｂの内
面間に挟まれて支軸１２上で遊転可能であり、この小歯
車１６の両端に形成した小径部にウォームホイール１４
およびカム板１８がそれぞれ遊転可能に保持されてい
る。

【００１１】小歯車１６には支軸１２から偏心した位置
に支軸１２と平行なピン２０が貫通している、このピン
２０の一端はカム板１８に形成した小孔に係入する。こ
の小孔はピン２０と略同径であり、ピン２０はこの小孔
内では遊動しない。従ってカム板１８はピン２０すなわ
ち小歯車１６と一体に回転する。

【００１２】ピン２０の他端は遊び２２を介してウォー
ムホイール１４に係合する。すなわちウォームホイール
１４にはピン２０と同一径上に位置し回転方向にかなり
長い円弧状の開口部２４が形成され、ピン２０の他端は
この開口部２４内に進入し、この開口部２４とピン２０
との間に周方向の遊び２２が形成されている。この結果
ピン２０はこの開口部２４内で回転方向（正逆両方向を
含む）に僅かに移動可能である。遊び２２にはゴムやコ
イルばねや板ばねなどの弾性材を介在させてもよく、そ
の場合は開口部２４は図１に示したものよりも周方向に
長くする必要がある。

【００１３】２６は電動モータであり、例えば界磁に永
久磁石を用いた直流電動モータを用いる。このモータ２
６はケース１０に固定され、その回転軸２８はケース１
０内に進入している。この回転軸２８にはウォーム３０
が形成され、このウォーム３０が前記ウォームホイール
１４に噛合している。すなわちこれらウォーム３０およ
びウォームホイール１４により減速機３２が形成され
る。

【００１４】３４はケース１０に軸支された出力軸であ
り、その一端はケース半体１０ａを貫通して外へ突出し
ている。この出力軸３４のケース１０内の部分には扇形
の歯車３６がピン３８（図２）で固定されている。この
歯車３６は前記小歯車１６に噛合している。出力軸３４
のケース１０から突出した部分には切換えレバー４０が
ピン４２で固定されている。

【００１５】この切換えレバー４０は、往復動作可能な
プッシュプルワイヤやリンク等の適宜の連動機構によっ
て変速機４２（図５）に連結される。この実施態様で用
いる変速機４２は、パーキング（Ｐ）、リバース
（Ｒ）、ニュートラル（Ｎ）、ドライブ（Ｄ）、ロー
（Ｌ）の５つの切換え位置を有する自動変速機である
（図１参照）。なお切換えレバー４０は小歯車１６によ
り駆動するが、小歯車１６はカム板１８と一体に回動す
るから、カム板１８の回転を切換えレバーに伝えるよう
にしてもよい。

【００１６】４４はカムフォロワ、４６はその保持アー
ムである。保持アーム４６は２板のアーム板で形成さ
れ、２板のアーム板間の一端（支点端）に支点保持板４
８が、中間付近にカムフォロワ４４が、他端（回動端）
にばね保持用ピン５０がそれぞれ回動自在に挟持されて
いる。支点保持板４８は図４に示すように、ケース半体
１０ｂに突設した取付部５２，５２に取付けられる。カ
ムフォロワ４４はカム板１８とほぼ同じ厚さの円板であ
る。

【００１７】ばね保持用ピン５０は、その一端が略半円
形で保持アーム４６の２板のアーム板間に保持され、そ
の他端がカム板１８の反対側へ突出してここにコイルば
ね５４が装着される。このコイルばね５４は支持アーム
４６の回動端とケース１０の内壁面との間に縮装され
る。この結果カムフォロワ４４は図１に示すようにカム
板１８のカム面に弾接してカム板１８の位置決めを行
う。すなわちこのカム板１８の外周面には、５つの変速
切換え位置（Ｐ，Ｒ，Ｎ，Ｄ，Ｌ）に対応する５つの凹
部が所定の間隔をもって形成され、カムフォロワ４４が
カム板１８の外周面を転動していずれかの凹部に進入す
ると、カム板１８が位置決めされるものである。図１は
カムフォロワ４４がカム板１８の中立（Ｎ）位置に係合
している状態を示している。

【００１８】図１，５において５６は位置センサであ
り、切換えレバー４０の現在位置を絶えず細かく検出し
て、Ｐ，Ｒ，Ｎ，Ｄ，Ｌの位置は勿論、これらの位置の
間でのレバー位置も判別する。この位置センサ５６は切
換えレバー４０と一体に揺動する歯車３６の回動量を検
出するものとすることができ、例えばこの歯車３６の回
動角度を細かく光学的あるいは磁気的に検出するもので
構成できる。位置センサ５６は、出力軸３４の回動位置
を連続的に検出するポテンショメータで構成してもよ
い。

【００１９】図５において５８は制御部である。この制
御部５８は、運転者の変速指示に基づいて出力された変
速指令と位置センサ５６が検出した切換えレバー４０の
現在位置とを比較し、モータ２６を所定方向に回動させ
る。すなわち現在位置に対して目標とする変速指令位置
がカム板１８のどの回転方向にあるかを判断し、この判
断した方向へ回転させるようにモータ２６の電流方向を
制御する。また現在位置と変速指令位置との距離の大小
を判別してモータ２６の速度や出力を変化させてもよ
い。例えばこの距離が大きい時にはモータ２６の駆動電
流を大きくして高速での切換え可能にしてもよい。

【００２０】このようにして位置センサ５６が検出する
現在位置は次第に変速指令位置に近づいてゆく。なおこ
の実施態様では現在位置が変速指令位置より所定角度だ
け手前位置に到達すると、モータ２６に停止指令が出さ
れる。

【００２１】この実施態様によれば変速指令に基づいて
モータ２６が起動すると、モータ２６の回転軸２８の回
転が減速機３２で減速されてウォームホイール１４に伝
えられる。このウォームホイール１４の回転は遊び２２
を介してピン２０を押し、小歯車１６、カム板１８およ
び切換レバー４０を回動させる。

【００２２】位置センサ５６がカム板１８の変速指令位
置に対応する凹部にカムフォロワ４４が入り始めた時点
を検出すると、制御部５８はモータ２６に停止指令を出
し、モータ２６はその慣性とそれを止めようとする抵抗
のバランスした位置で停止する。すなわちモータ２６を
高精度に制御して変速指令位置で正確に停止させること
はしていない。その代わりに、その後の正確な変速位置
への回動を遊び２２を利用してカム板１８とカムフォロ
ワ４４で行う。すなわち、遊び２２の存在により、モー
タ２６が適当な位置で停止してもカムフォロワ４４の弾
接力がカム板１８を正確な変速指令位置（カムフォロワ
４４がカム板１８の凹部の谷底に入った位置）まで回動
する。

【００２３】

【他の実施態様】図６は他の実施態様を用いた自動二輪
車の側面図、図７はその変速機を示す断面図、図８は同
じく変速切換え装置付近を示す平面図である。

【００２４】エンジン７０のクランクケース７２内には
車体幅方向にクランク軸７４、変速主軸７６、変速副軸
７８が前から順番に配設されている。クランク軸７４の
回転は主軸７６に設けたクラッチ（図示せず）および減
速大歯車８０を介して主軸７６に伝えられる。主軸７６
および副軸７８には変速歯車群８２が軸装され、常時噛
合式変速機を形成する。副軸７８の回転はスプロケット
（図示せず）、チェーン８４を介して後輪８６に伝えら
れる。

【００２５】主軸７６および副軸７８の下方には、変速
ドラム８８が配設される。すなわちこの変速ドラム８８
は図８に示すように、クランクケース７２内に車体幅方
向に配設される。この変速ドラム８８は本発明の切換え
レバーに相当する。変速ドラム８８の前後には、シフタ
ー９０，９２が車体幅方向に掛け渡したシフター軸上で
スライド可能に設けられている。シフター９０，９２は
変速ドラム８８に形成したカム溝に係合し、変速ドラム
８８の回転によって車体幅方向に移動する。この結果シ
フター９０，９２は変速歯車群８２の噛合いを変えて変
速することができる。

【００２６】ここに変速ドラム８８は電動モータ９４に
より駆動される。すなわちこのモータ９４の回転軸９６
の回転は、ウォーム９８とウォームホイール１００とで
形成される減速機１０２で減速され、遊び１０４を介し
て変速ドラム８８に伝えられる。ここにウォームホイー
ル１００は変速ドラム８８の軸上で遊転可能に保持され
ている。ウォームホイール１００にはその周方向に長い
円弧状の開口部が形成され、この開口部内に変速ドラム
８８に植設したピン１０６が進入している。この開口部
とピン１０６との間には周方向に長い遊び１０４が形成
されている。この結果モータ９４の回転は、遊び１０４
を介して変速ドラム８８に伝えられる。

【００２７】変速ドラム８８にはカム板１０８が固定さ
れ、このカム板１０８にはカムフォロワ１１０が弾接し
てカム板１０８の位置決めを行う。すなわちカム板１０
８の外周には変速ドラム８８の変速位置に対応する凹部
が形成され、カムフォロワ１１０がいずれかの凹部に係
入して位置決めを行う。１１２は変速ドラム８８の現在
位置を検出する位置センサである。

【００２８】変速指令は、例えばエンジン７０のクラン
クケース７２に設けた足動式の変速ペダル１１６により
入力される。なお操向ハンドル１１４にはクラッチレバ
ー１１８を設け、変速する際にこのレバー１１８を引い
てクラッチを一時切るようにしてもよい。クラッチレバ
ー１１８に代えて遠心クラッチなどを用いて変速時に一
時的にアクセルレバーを戻すことにより遠心クラッチを
切り、その間に変速ペダル１１６を操作してもよい。

【００２９】このように変速指令が出力されると制御部
（図示せず）は現在の変速段と比較し、変速指令が示す
変速段方向へ変速ドラム８８を回転させるようにモータ
９４を駆動する。モータ９４の回転はウォームホイール
１００から遊び１０４およびピン１０６を介して変速ド
ラム８８に伝えられ、前記した実施態様と同様に変速が
行われる。

【００３０】

【発明の効果】請求項１の発明は以上のように、モータ
の回転を減速機および遊びを有する伝動部材を介してカ
ム板に伝え、このカム板に連結された変速切換えレバー
により変速を行う一方、このカム板にカムフォロワを弾
接させることにより変速切換えレバーを変速位置に保持
し、センサで検出した現在位置が変速指令位置より所定
角度だけ手前の位置に到達した時点でモータに停止指令
を出し、最終的な変速指令位置はカムフォロワの弾接力
に依存させるものであるから、モータを高精度に制御す
ることなく希望の変速位置に迅速かつ正確に変速するこ
とが可能になる。このためモータの制御系が単純にな
る。

【００３１】減速機はウォームとウォームホイールとで
形成することができ、この場合にはウォームホイールと
カム板との回転伝達に遊びを有する伝動部材を介在させ
ればよい（請求項２）。ウォームホイールとカム板との
間に小歯車を挟み、この小歯車を中心から偏位して軸方
向に貫通するピンの一端をカム板に直接係合させ、他端
を遊びを有する伝動部材を介してウォームホイールに係
合させることができる。この場合、ウォームホイールに
周方向に長い弧状の開口部を設け、この開口部にピンを
進入させるように構成すればよい（請求項３）。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施態様を示す正断面図

【図２】その右側面図

【図３】カムフォロワとその保持アームを示す断面図

【図４】同じく分解斜視図

【図５】制御系統図

【図６】他の実施態様を用いた自動二輪車の側面図

【図７】その変速機を示す側面図

【図８】変速切換え装置付近を示す平面図

【符号の説明】

１４ ウォームホイール １６ 小歯車 １８ カム板 ２０、１０６ ピン ２２、１０４ 弾性材 ２４ 開口部 ２６、９４ 電動モータ ３２、１０２ 減速機 ４０ 切換えレバー ４２ 変速機 ５６、１１２ センサ ５８ 比較器 ８８ 切換えレバーに対応する変速ドラム

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動モータを用いて車両用変速機の変速
   切換え操作を行う車両用の電動式変速機切換え装置にお
   いて、 前記電動モータの回転を減速する減速機と、前記変速機
   を変速する切換えレバーに連結されたカム板と、このカ
   ム板に弾接して前記切換えレバーをその変速位置に保持
   するカムフォロワと、前記減速機で減速された回転出力
   をその回転方向に遊びを介して前記カム板に伝える伝動
   部材と、前記切換えレバーの現在位置を検出するセンサ
   と、このセンサで検出した現在位置が変速指令位置より
   所定角度だけ手前位置に到達した時点で前記電動モータ
   に停止指令を出す制御部とを備え、最終的な変速指令位
   置への回動は前記カムフォロワの弾接力に依存したこと
   を特徴とする車両用の電動式変速機切換え装置。
2. 【請求項２】 減速機はカム板と同軸上に遊転可能に保
   持されたウォームホイールと、電動モータにより回転さ
   れ前記ウォームホイールに噛合するウォームとで形成さ
   れ、前記ウォームホイールとカム板とが遊びを有する伝
   動部材を介して回転伝達を行う請求項１の車両用の電動
   式変速機切換え装置。
3. 【請求項３】 ウォームホイールとカム板との間に挟持
   され切り換えレバーに噛合する小歯車と、この小歯車を
   その中心軸から偏心しかつこの中心軸と平行に貫通する
   ピンとを備え、前記ピンの一端を前記カム板に係合させ
   る一方、前記ピンの他端を前記ウォームホイールに形成
   した周方向に長い円弧状の開口部内に進入させた請求項
   ２の車両用の電動式変速機切換え装置。