JP2002131048A - 回転角度検出装置とこの回転角度検出装置を組み込んだ変速機用駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スプラインチューブ５の回転角度を検出する
為、低コストで小型に構成でき、しかも実用上十分な回
転精度を得られる構造を実現する。 【解決手段】 上記スプラインチューブ５の外周面に、
円周方向に対し傾斜したガイド凹溝３０を形成する。ポ
テンショメータ２４の入力軸２５に固定した揺動腕２７
の先端部に基端部を支持した玉軸受２９を、上記ガイド
凹溝３０に係合させる。上記スプラインチューブ５が回
転すると上記揺動腕２７及び入力軸２５が揺動変位する
ので、このスプラインチューブ５の回転角度を検出でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明に係る回転角度検出
装置とこの回転角度検出装置を組み込んだ変速機用駆動
装置は、自動車用変速機の変速比を自動的に、或は運転
者の指示に従って切り替える為の駆動装置に関する。特
に本発明の回転角度検出装置は、選択したギヤを噛合状
態にすべく切換シャフトを回転させるシフト動作の際
に、この切換シャフトの回転角度を検出する為に使用す
る。

【０００２】

【従来の技術】自動車用の変速機として従来から、運転
者がクラッチペダルと共にシフトレバーを操作する事に
よりギヤを切り換える手動変速機、或は運転状況に応じ
て変速機を自動的に切り換える自動変速機が、広く使用
されている。又、このうちの自動変速機としては、複数
組の遊星歯車機構を組み合わせたもの、可変式のプーリ
と無端ベルトとを組み合わせたもの、対となるディスク
同士の間に挟持したパワーローラの傾斜角度を変えるも
の等が、従来から使用されている。更に、従来手動変速
機として使用されていた変速ユニットの切り換えを自動
的に行なえる様にすると共に、クラッチの断接を自動的
に行なえる様にした自動車用変速機も、操作が容易で、
しかも伝達効率が一般的な自動変速機に比べて高い事、
更には小型・軽量で低コストにできる事から、近年使用
される様になっている。

【０００３】この様な自動車用変速機で変速ユニットを
構成するギヤの切り換えを行なう為の構造として従来か
ら、油圧式のもの、或は特開平２−２７３０５１号公報
に記載されている様な機械式のもの等、各種構造のもの
が知られている。周知の様に、上記変速ユニットは、切
換シャフトを軸方向に変位する事によりセレクト動作
（一般的な手動式フロアシフト車でシフトレバーを車両
の幅方向に変位させる事により行なう動作で、変速の為
のギヤを選択する動作）を、同じく回転させる事により
シフト動作（同じくシフトレバーを車両前後方向に変位
させる事により行なう動作で、選択したギヤに対応する
シンクロメッシュ機構を結合する動作）を、それぞれ行
なわせる。

【０００４】例えば、図４に示す様に、前進５段（１速
〜５速）、後退１段（Ｒ）の６種類の変速状態を実現す
る変速ユニットで考えた場合、セレクト動作では、何れ
の変速状態ともならない（シンクロメッシュ機構がフリ
ー状態となっている）ニュートラル状態のまま、図４の
左右方向両端位置と左右方向中央位置との３種類の位置
を選択する。又、シフト動作では、このニュートラル状
態での３種類の位置から、何れかの方向（図４の上方又
は下方）に変位させ、何れかのシンクロメッシュ機構を
接続状態として、何れかの変速状態とする。

【０００５】上述の様なセレクト動作とシフト動作とを
自動的に行なわせる為には、変速ユニットに組み込んだ
切換シャフトを軸方向に変位させるセレクト動作を行な
わせる為の第一のアクチュエータと、選択したギヤを噛
合状態にすべく上記切換シャフトを回転させるシフト動
作を行なわせる為の第二のアクチュエータとを設ける必
要がある。更に、上記第一のアクチュエータによる上記
切換シャフトの軸方向に関する変位量を検出する為の軸
方向変位検出装置と、上記第二のアクチュエータによる
この切換シャフトの回転角度を検出する為の回転角度検
出装置とを設ける必要がある。

【０００６】このうちの軸方向変位検出装置は、図４に
示したシフトパターンの場合で、中央位置と幅方向両端
位置との３個所位置を検出できるものであれば良く、上
記切換シャフトの軸方向変位に基づいて断接するマイク
ロスイッチ等を利用した、周知の検出構造を採用でき
る。これに対して、上記回転角度検出装置の場合には、
小型でしかも低コストの構造を実現する事は難しい。即
ち、工作機械や測定装置等に組み込まれているロータリ
エンコーダを使用する事は、過剰品質でコストが嵩む原
因となる。又、設置位置によっては、上記第一のアクチ
ュエータと上記切換シャフトとの間に設ける動力伝達機
構のがたつきに基づく誤差が入る為、回転角度検出精度
が悪化する。回転角度の検出精度は、極端に高くする必
要はない為、ポテンショメータ程度の変位計を使用して
上記回転角度の検出を、上記動力伝達機構のがたつきの
影響を受ける事なく行なえれば、比較的低廉な実用的構
造を実現できるものと考えられる。この場合に、変速機
用駆動装置に組み込んでシフト動作を確認する事を考慮
すれば、上記回転角度検出装置は、上記切換シャフトの
軸方向変位を許容しつつ、この切換シャフトの回転角度
の検出を行なえるものである必要がある。

【０００７】

【本発明に先立って発明した構造】この様な事情に鑑み
て本発明者は先に、図５〜７に示す様な、回転角度検出
装置を組み込んだ変速機用駆動装置を発明した。先ず、
この先発明に係る構造に就いて説明する。図示しない変
速ユニットの変速状態を切り替える切換シャフト１は、
この変速ユニットを収納した、図示しない変速機ケース
に設けた通孔から、この変速機ケース外に突出してい
る。上記切換シャフト１を軸方向に変位させたり回転さ
せる為の変速機用駆動装置は、上記変速機ケースの外面
に取付固定するハウジング２に組み付けている。このハ
ウジング２は、収納筒部３の基端部（図５の左端部）に
取付フランジ４を設けたもので、この収納筒部３の基端
側開口を上記変速機ケースの通孔に整合させた状態で、
この変速機ケースの外面に結合固定される。

【０００８】上記収納筒部３内には、請求項に記載した
回転変位部材に相当するスプラインチューブ５の両端部
を、それぞれが単列深溝型である、１対の玉軸受６ａ、
６ｂにより、回転のみ自在に支持している。図示の例で
は、上記スプラインチューブ５の基半部（図５の左半
部）内周面を先半部（図５の右半部）内周面よりも少し
小径にすると共に、このうちの基半部内周面を、請求項
２に記載した第二の非円筒面部である、雌スプライン部
７としている。この雌スプライン部７を構成するスプラ
イン歯は、上記スプラインチューブ５の中心軸に対し平
行である。従って、上記雌スプライン部７は、（ヘリカ
ルスプラインではなく）一般的な平行スプラインであ
る。

【０００９】上記スプラインチューブ５内には、上記切
換シャフト１の先端部に、この切換シャフト１と同心に
結合された（図示の例ではこの切換シャフト１と一体に
設けられた）押し引きロッド８を挿通している。図示の
例では、この押し引きロッド８の基半部（図５の左半
部）外周面を先半部（図５の右半部）外周面よりも少し
大径にすると共に、このうちの基半部外周面を、請求項
２に記載した第一の非円筒面部である、雄スプライン部
９としている。この雄スプライン部９も、一般的な平行
スプラインである。そして、この雄スプライン部９を上
記雌スプライン部７に、円周方向に関してがたつきな
く、軸方向に関して摺動自在にスプライン係合させてい
る。

【００１０】上記スプラインチューブ５と上記押し引き
ロッド８とのうち、押し引きロッド８の先端部（図５の
右端部）には第一のアクチュエータ１０の出力部を結合
し、この押し引きロッド８を軸方向に変位自在としてい
る。この第一のアクチュエータ１０としては、油圧式リ
ニアアクチュエータ、電動式リニアアクチュエータ等、
任意のアクチュエータを使用できる。このうち、電動式
リニアアクチュエータが、圧油ポンプを運転する事に伴
う動力損失をなくして自動車の省燃費を図れる為、好ま
しく使用できる。尚、上記押し引きロッド８は、軸方向
に変位すると共に回転方向に揺動変位するが、この様な
押し引きロッド８をアクチュエータにより軸方向に変位
させる為の構造は、従来から各種知られており、本発明
の要点とも関係しないので、詳しい図示並びに説明は省
略する。

【００１１】一方、上記スプラインチューブ５の中間部
基端寄り部分には揺動腕１１の基端部（図５〜６の上端
部）に設けた支持環１２を、上記スプラインチューブ５
に対する相対回転を不能にした状態で外嵌固定してい
る。この為に図示の例では、上記支持環１２の内周面と
上記スプラインチューブ５の外周面との間にキー１３を
掛け渡している。上記揺動腕１１には、上記スプライン
チューブ５の径方向に長い係合孔１４を設け、この係合
孔１４に係合させた係合ピン１５を、第二のアクチュエ
ータ１６により押し引き自在としている。変速ユニット
のシフト動作を行なう際には、この第二のアクチュエー
タ１６により上記係合ピン１５を押し引きし、上記揺動
腕１１を介して上記スプラインチューブ５を所定角度揺
動変位させる。このスプラインチューブ５の揺動は、前
記雌スプライン部７と前記雄スプライン部９とのスプラ
イン係合に基づいて前記切換シャフト１に伝わり、上記
シフト動作が行なわれる。

【００１２】尚、上記第二のアクチュエータ１６も、任
意のアクチュエータを使用できるが、電動式リニアアク
チュエータが、好ましく使用できる。尚、前記収納筒部
３の一部には通孔１７を設け、この通孔１７を通じて、
上記揺動腕１１をこの収納筒部３外に突出させている。
これに伴って、この収納筒部３の内周面と上記スプライ
ンチューブ５の外周面との間部分で上記通孔１７を軸方
向両側から挟む２個所位置にはそれぞれシールリング１
８ａ、１８ｂを設けている。これら各シールリング１８
ａ、１８ｂは、上記通孔１７から上記収納筒部３内に入
り込んだ異物が、前記各玉軸受６ａ、６ｂや変速機ユニ
ット内に入り込むのを防止する。

【００１３】又、上記シフト動作時に上記スプラインチ
ューブ５の回転角度を検出する為に、このスプラインチ
ューブ５の先半部で上記シールリング１８ｂと上記玉軸
受６ｂとの間部分に、一般的な円形歯車である、第一の
伝達ギヤ１９を設けている。又、上記収納筒部３の先半
部側方に設けた副収納筒部２０の基半部（図５の左半
部）内に支持軸２１を、１対の玉軸受２２、２２により
回転自在に支持している。そして、この支持軸２１の中
間部でこれら両玉軸受２２、２２同士の間部分に、扇形
ギヤである第二の伝達ギヤ２３の基端部を固定してい
る。そして、この第二の伝達ギヤ２３の先端縁に形成し
た歯と、上記第一の伝達ギヤ１９の外周縁に形成した歯
とを、互いに噛合している。更に、上記副収納筒部２０
の先半部に支持した、変位計であるポテンショメータ２
４の入力軸２５と上記支持軸２１とを、回転力の伝達自
在に結合している。

【００１４】上述の様に構成する回転角度検出装置を組
み込んだ変速機用駆動装置によれば、前記第一のアクチ
ュエータ１０により前記切換シャフト１を軸方向に変位
させる事で、変速機ユニットにセレクト動作を行なわせ
る。そして、所定のセレクト位置で前記第二のアクチュ
エータ１６により上記切換シャフト１を回転方向に揺動
変位させる事により、シフト動作を行なわせる。このシ
フト動作に伴って上記ポテンショメータ２４の入力軸２
５が、上記第一、第二の伝達ギヤ１９、２３と上記支持
軸２１とを介して、所定方向に所定量だけ回転駆動され
る。従って、上記ポテンショメータ２４の信号を図示し
ない制御器に送れば、上記切換シャフト１の回転角度が
求められる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上述の様な先に考えた
回転角度検出装置を組み込んだ変速機用駆動装置は、安
価なポテンショメータ２４を使用して切換シャフト１の
回転角度を、実用上十分な精度で測定できる反面、第
一、第二の伝達ギヤ１９、２３や支持軸２１を設ける
為、設置スペースが嵩む。又、これら各部材１９、２
３、２１が必要になる分、コストが嵩む事が避けられな
い。本発明は、この様な事情に鑑みて、ポテンショメー
タの如き安価な変位計を使用し、しかも構成部品が少な
くて小型且つ低コストで構成できる回転角度検出装置と
この回転角度検出装置を組み込んだ変速機用駆動装置を
実現すべく発明したものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の回転角度検出装
置とこの回転角度検出装置を組み込んだ変速機用駆動装
置のうち、請求項１に記載した回転角度検出装置は、軸
方向に変位する事なく回転方向の揺動変位を行なう回転
変位部材の回転角度を検出するものである。特に、本発
明の回転角度検出装置に於いては、この回転変位部材の
周囲に支持され、検出腕の揺動変位に基づいて変位量を
検出する変位計と、この回転変位部材の外周面に、円周
方向に対し傾斜した方向に設けられた被係合部と、上記
検出腕の先端部に設けられてこの被係合部に、この被係
合部に沿った変位自在に係合した係合部材とを備える。

【００１７】又、請求項２に記載した回転角度検出装置
を組み込んだ変速機用駆動装置は、切換シャフトと、第
一、第二のアクチュエータと、回転角度検出装置と、押
し引きロッドと、回転変位部材と、変位計と、被係合部
と、係合部とを備える。このうちの切り換えシャフト
は、軸方向変位及び回転に伴って変速状態を切り換え
る。又、上記第一のアクチュエータは、複数のギヤのう
ちから所望のギヤを選択可能にすべく、上記切換シャフ
トを軸方向に変位させるセレクト動作を行なわせる。
又、上記第二のアクチュエータは、選択したギヤを噛合
状態にすべく上記切換シャフトを回転させるシフト動作
を行なわせる。又、上記回転角度検出装置は、この第二
のアクチュエータによる上記切換シャフトの回転角度を
検出する。又、上記押し引きロッドは、中間部外周面部
を第一の非円筒面部とし、一端部を上記切換シャフトの
端部に、この切換シャフトと同心に結合されている。
又、上記回転変位部材は、内周面に設けた第二の非円筒
面部を上記第一の非円筒面部に軸方向の相対変位自在に
且つ回転力の伝達自在に係合させた状態で、上記押し引
きロッドの周囲に設けられている。又、上記変位計は、
上記回転変位部材の周囲でこのハウジングに支持されて
おり、検出腕の揺動変位に基づいて変位量を検出する。
又、上記被係合部は、上記回転変位部材の外周面に、円
周方向に対し傾斜した方向に設けられている。又、上記
係合部は、上記検出腕の先端部に設けられている。そし
て、上記第一のアクチュエータは、上記押し引きロッド
を軸方向に変位させるものであり、上記第二のアクチュ
エータは、上記回転変位部材を回転方向に揺動変位させ
るものである。更に、上記係合部は上記被係合部に、こ
の被係合部に沿った変位自在に係合している。

【００１８】

【作用】上述の様に構成する本発明の回転角度検出装置
とこの回転角度検出装置を組み込んだ変速機用駆動装置
によれば、ポテンショメータの如き安価な変位計を使用
し、しかも構成部品が少なくて小型且つ低コストで構成
できる。回転変位部材が回転すると、この回転変位部材
の外周面に設けた被係合部に沿って係合部が、この回転
変位部材の軸方向に変位する。そして、この係合部を先
端部に設けた検出腕が揺動変位する。そして、この揺動
変位に伴って上記変位計が、上記回転変位部材の回転角
度に応じた信号を発する。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１〜３は、本発明の実施の形態
の１例を示している。尚、本例の構造のうち、変速機用
駆動装置部分の構造に就いては、前述の図５〜７に示し
た先に考えた構造の場合と同様であるから、同等部分に
は同一符号を付して重複する説明を省略若しくは簡略に
する。以下の説明は、本発明の特徴である、請求項に記
載した回転変位部材であるスプラインチューブ５の回転
角度を検出する回転角度検出装置部分の構造及び作用を
中心に説明する。

【００２０】上記変速機用駆動装置の構成部材を収納す
るハウジング２ａを構成する収納筒部３の側方には副収
納筒部２０ａを設けている。これら収納筒部３と副収納
筒部２０ａとは、それぞれの中心軸の方向が互いに直角
方向ではあるが互いに中心軸が交差する事はない、捩れ
の位置関係にある。そして、上記副収納筒部２０ａ内
に、請求項に記載した変位計であるポテンショメータ２
４を設置している。即ち、このポテンショメータ２４の
入力軸２５の先端面（図１〜２の下端面）を上記スプラ
インチューブ５の中間部外周面に対向させた状態で、上
記ポテンショメータ２４の基端部（図１〜２の上端部）
外周面に設けた取付フランジ２６を上記副収納筒部２０
ａの端面に、ねじ止め固定している。

【００２１】又、上記入力軸２５の先端面には、金属板
製の揺動腕２７の基部を、ねじ、リベット等により、こ
の入力軸２５に対する相対回転を不能として結合固定し
ている。従って上記揺動腕２７の揺動変位に伴って上記
入力軸２５が回転方向に揺動変位する。この様な揺動腕
２７の先端部（図２〜３の左端部）で上記スプラインチ
ューブ５の外周面に対向する側の面には、揺動変位軸２
８を突設しており、この揺動変位軸２８に、ミニアチュ
ア軸受である、深溝型の玉軸受２９の内輪を外嵌固定し
ている。従って、この玉軸受２９の外輪は、上記揺動変
位軸２８の周囲に回転自在に支持されている。図示の例
では、これら揺動変位軸２８及び玉軸受２９が、請求項
に記載した係合部を構成している。

【００２２】一方、上記スプラインチューブ５の中間部
外周面で上記揺動変位軸２８及び玉軸受２９に整合する
位置には、請求項に記載した被係合部である、ガイド凹
溝３０を形成している。このガイド凹溝３０は、上記玉
軸受２９の外径よりも僅かに大きな幅を有し、上記スプ
ラインチューブ５の外周面の円周方向に対し傾斜した方
向に設けられている。上記玉軸受２９は、この様なガイ
ド凹溝３０内に、がたつきなく、且つこのガイド凹溝３
０の長さ方向に沿った移動自在に嵌装している。

【００２３】上述した様に構成する本例の構造で、図示
しない変速機ユニットにシフト動作を行なわせるべく、
上記ガイドチューブ５を回転させると、このガイドチュ
ーブ５の外周面に設けた上記ガイド凹溝３０に沿って上
記玉軸受２９が、このガイドチューブ５の軸方向に変位
する。即ち、上記ガイド凹溝３０が図３で左右方向に変
位するのに伴って、このガイド凹溝３０に係合した上記
玉軸受２９が同図の上下方向、即ち上記ガイドチューブ
５の軸方向に変位する。この様な、玉軸受２９の変位に
伴って、この玉軸受２９を先端部に支持した前記揺動腕
２７、並びにこの揺動腕２７を先端部に結合固定したポ
テンショメータ２４の入力軸２５が揺動変位する。そし
て、この揺動変位に伴ってこのポテンショメータ２４
が、上記ガイドチューブ５の回転角度に応じた信号を発
する。

【００２４】本発明の実施の形態を示した図１と、先に
考えた構造を示した図３とを比較すれば明らかな通り、
本発明によれば、部品点数を少なくすると共に設置空間
を小さくして、小型化を図れる。又、第二のアクチュエ
ータ１６（図６参照）と上記ガイドチューブ５との間の
動力伝達部に存在するがたつきが、上記ポテンショメー
タ２４によるこのガイドチューブ５の回転角度検出の精
度に影響を及ぼす事はない。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、以上に述べた通り構成され作
用するので、小型且つ低コストで、しかも実用上十分な
精度で回転角度検出を行なえる回転角度検出装置とこの
回転角度検出装置を組み込んだ変速機用駆動装置を実現
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の１例を示す断面図。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図。

【図３】一部を省略して示す、図２のＢ−Ｂ視図。

【図４】変速ユニットの変速パターンの１例を示す図。

【図５】先に考えた構造の１例を示す断面図。

【図６】図５のＣ−Ｃ断面図。

【図７】同Ｄ−Ｄ断面図。

【符号の説明】

１ 切換シャフト ２、２ａ ハウジング ３ 収納筒部 ４ 取付フランジ ５ スプラインチューブ ６ａ、６ｂ 玉軸受 ７ 雌スプライン部 ８ 押し引きロッド ９ 雄スプライン部 １０ 第一のアクチュエータ １１ 揺動腕 １２ 支持環 １３ キー １４ 係合孔 １５ 係合ピン １６ 第二のアクチュエータ １７ 通孔 １８ａ、１８ｂ シールリング １９ 第一の伝達ギヤ ２０、２０ａ 副収納筒部 ２１ 支持軸 ２２ 玉軸受 ２３ 第二の伝達ギヤ ２４ ポテンショメータ ２５ 入力軸 ２６ 取付フランジ ２７ 揺動腕 ２８ 揺動変位軸 ２９ 玉軸受 ３０ ガイド凹溝

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸方向に変位する事なく回転方向の揺動
   変位を行なう回転変位部材の回転角度を検出する回転角
   度検出装置に於いて、この回転変位部材の周囲に支持さ
   れ、検出腕の揺動変位に基づいて変位量を検出する変位
   計と、この回転変位部材の外周面に、円周方向に対し傾
   斜した方向に設けられた被係合部と、上記検出腕の先端
   部に設けられてこの被係合部に、この被係合部に沿った
   変位自在に係合した係合部材とを備えた事を特徴とする
   回転角度検出装置。
2. 【請求項２】 軸方向変位及び回転に伴って変速状態を
   切り換える切換シャフトと、複数のギヤのうちから所望
   のギヤを選択可能にすべく、この切換シャフトを軸方向
   に変位させるセレクト動作を行なわせる為の第一のアク
   チュエータと、選択したギヤを噛合状態にすべく上記切
   換シャフトを回転させるシフト動作を行なわせる為の第
   二のアクチュエータと、この第二のアクチュエータによ
   る上記切換シャフトの回転角度を検出する為の回転角度
   検出装置と、中間部外周面部を第一の非円筒面部とし、
   一端部を上記切換シャフトの端部に、この切換シャフト
   と同心に結合された押し引きロッドと、内周面に設けた
   第二の非円筒面部を上記第一の非円筒面部に軸方向の相
   対変位自在に且つ回転力の伝達自在に係合させた状態
   で、上記押し引きロッドの周囲に設けられたハウジング
   内に回転のみ自在に支持された回転変位部材と、この回
   転変位部材の周囲でこのハウジングに支持された、検出
   腕の揺動変位に基づいて変位量を検出する変位計と、上
   記回転変位部材の外周面に、円周方向に対し傾斜した方
   向に設けられた被係合部と、上記検出腕の先端部に設け
   られた係合部とを備え、上記第一のアクチュエータは、
   上記押し引きロッドを軸方向に変位させるものであり、
   上記第二のアクチュエータは、上記回転変位部材を回転
   方向に揺動変位させるものであり、上記係合部は上記被
   係合部に、この被係合部に沿った変位自在に係合してい
   る、回転角度検出装置を組み込んだ変速機用駆動装置。