JP2009257515A - Shift mechanism of automatic transmission - Google Patents

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Toshihiko Tamori
俊彦 田守
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a shift mechanism of an automatic transmission capable of smoothly operating. <P>SOLUTION: The shift mechanism of the automatic transmission includes a worm gear 13 rotated by an electric motor 12 and a worm wheel 14 engaged with the worm gear. Rotation of the worm wheel 14 axially moves a fork shaft via a wheel shaft 15 to switch engagement of a shift gear. The electric motor 12 and the worm gear 13 are mounted with support springs 17 to energize the worm gear 13 toward the worm wheel 14. The worm gear 13 is movable to a direction away from the worm wheel 14. When excessive load is applied on the worm gear 13 by driving force from the electric motor 12, the worm gear 13 slips on a tooth surface of the worm wheel 14 to release the engagement with the worm wheel 14 against the energizing force of the support springs 17. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、車両に使用される自動変速装置のシフト機構に関する。   The present invention relates to a shift mechanism of an automatic transmission used for a vehicle.

車両の自動変速装置において、変速ギヤの噛み合いを切換えるためにスリーブを移動させるシフト機構には従来より様々なものがあった。動力源により減速機構を介して作動部材を移動させ、作動部材と係合したフォークシャフトを軸方向に移動させることにより、フォークと係合したスリーブを動作させるシフト機構に関する従来技術があった(例えば、特許文献1参照)。   2. Description of the Related Art Conventionally, there are various shift mechanisms for moving a sleeve in order to switch the meshing of a transmission gear in an automatic transmission device for a vehicle. There has been a related art related to a shift mechanism that moves a working member through a speed reduction mechanism by a power source and moves a fork shaft engaged with the working member in an axial direction to operate a sleeve engaged with the fork (for example, , See Patent Document 1).

シフト機構においては、車両への取付スペースまたはコスト上の課題から、電動モータ等の動力源の小型化が望まれている。電動モータを小型化した場合、その出力トルクが低下するため減速機構の出力の高トルク化が必要となる。ここで、減速機構において出力のトルクを増大させるために、入出力のギヤ比を大きく設定することができるウォームギヤとウォームホイール(ギヤ)とを組み合わせて形成することが考えられる。
特開2005―226687号公報
In the shift mechanism, downsizing of a power source such as an electric motor is desired from the viewpoint of installation space on a vehicle or cost. When the electric motor is miniaturized, the output torque thereof is reduced, so that it is necessary to increase the output of the speed reduction mechanism. Here, in order to increase the output torque in the speed reduction mechanism, it is conceivable to form a combination of a worm gear and a worm wheel (gear) capable of setting a large input / output gear ratio.
JP-A-2005-226687

ウォームギヤとウォームホイールとを使用したシフト機構において、シフト動作が完了し、スリーブがストッパに当接してフォークシャフトが停止した場合、ウォームホイールはそれ以上回転することはできなくなる。それにも拘わらず、これ以降も電動モータによりウォームギヤを駆動し続け、ウォームギヤからウォームホイールに対して過大なトルクが働くと、ウォームギヤとウォームホイールとの噛み合い部において、ギヤ歯同士の噛み込みが発生してロック状態となる恐れがあった。ウォームギヤとウォームホイールのギヤ歯同士がロック状態となると、電動モータを正逆両方向に回転させても双方を解離することが困難となり、シフト機構の円滑な作動が妨げられる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、円滑に作動することが可能な自動変速装置のシフト機構を提供することにある。
In a shift mechanism using a worm gear and a worm wheel, when the shift operation is completed and the sleeve comes into contact with the stopper and the fork shaft stops, the worm wheel cannot rotate any further. Nevertheless, if the worm gear continues to be driven by the electric motor and excessive torque is applied from the worm gear to the worm wheel, the gear teeth are engaged at the meshing portion of the worm gear and the worm wheel. There was a risk of becoming locked. When the gear teeth of the worm gear and the worm wheel are in a locked state, it becomes difficult to disengage both even if the electric motor is rotated in both forward and reverse directions, and smooth operation of the shift mechanism is hindered.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a shift mechanism of an automatic transmission that can operate smoothly.

本発明は、電動モータと、電動モータにより回転されるウォームギヤと、ウォームギヤと噛合し、ウォームギヤを介して電動モータにより回転されるウォームホイールと、ウォームホイールとともに回転する伝達部材と、伝達部材と係合し、伝達部材の回転により軸方向に移動可能なシフト軸と、シフト軸と係合し、シフト軸とともに移動することにより変速ギヤの噛み合いを切換えるスリーブとを備えた自動変速装置のシフト機構において、ウォームホイールを回転可能に支承する基部とウォームギヤとの間には、ウォームギヤをウォームホイールに向けて付勢し、ウォームギヤをウォームホイールに噛合させる付勢手段が設けられ、ウォームギヤはウォームホイールから離れる方向に移動可能であって、電動モータからの駆動力によりウォームギヤに対して所定の荷重が加えられた場合、ウォームギヤはウォームホイールの歯面上を滑り、付勢手段による付勢力に抗してウォームホイールとの噛合が解除可能に形成されている。
これにより、シフト動作が完了してウォームホイールが停止した後、電動モータによりウォームギヤに対して過大なトルクが加わった場合でも、双方の噛合が解除されてロック状態となることを回避できるため、シフト機構は円滑に作動することができる。
The present invention relates to an electric motor, a worm gear rotated by the electric motor, a worm wheel meshed with the worm gear and rotated by the electric motor via the worm gear, a transmission member rotating together with the worm wheel, and an engagement with the transmission member And a shift mechanism of an automatic transmission comprising a shift shaft that is movable in the axial direction by rotation of the transmission member, and a sleeve that engages with the shift shaft and switches the meshing of the transmission gear by moving together with the shift shaft. A biasing means is provided between the base for rotatably supporting the worm wheel and the worm gear to urge the worm gear toward the worm wheel and to engage the worm gear with the worm wheel. The worm gear moves away from the worm wheel. It is movable and is driven by the driving force from the electric motor. When a predetermined load is applied to Mugiya, worm gear slides on the tooth face of the worm wheel, meshing with the worm wheel against the biasing force of the biasing means is releasably formed.
As a result, even if excessive torque is applied to the worm gear by the electric motor after the shift operation is completed and the worm wheel is stopped, it is possible to prevent both the meshes from being released and locked. The mechanism can operate smoothly.

また、本発明において、基部はウォームギヤの近傍に形成された壁部を有し、壁部にはウォームギヤの移動方向に延びるガイド溝が形成されており、ガイド溝にはウォームギヤに設けられたガイド凸部が移動可能に係合している。
これにより、ウォームギヤはガイド溝に沿って円滑に移動でき、ウォームギヤとウォームホイールとの噛合がスムーズに解除される。
Further, in the present invention, the base portion has a wall portion formed in the vicinity of the worm gear, a guide groove extending in the moving direction of the worm gear is formed in the wall portion, and the guide protrusion provided in the worm gear is formed in the guide groove. The parts are movably engaged.
As a result, the worm gear can move smoothly along the guide groove, and the meshing between the worm gear and the worm wheel is released smoothly.

図1乃至図5に基づき、本発明の一実施形態による自動変速装置のシフト機構について説明する。シフト機構を形成する駆動装置1は、ハウジング11(本発明の基部に該当する)の外壁111により回転可能に支持されたホイールシャフト15(本発明の伝達部材に該当する)を備えており、ハウジング11の外壁111から突出したホイールシャフト15の一端部にはピニオンギヤ15aが形成されている(図1示)。   A shift mechanism of an automatic transmission according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. A drive device 1 forming a shift mechanism includes a wheel shaft 15 (corresponding to a transmission member of the present invention) rotatably supported by an outer wall 111 of a housing 11 (corresponding to a base portion of the present invention). A pinion gear 15a is formed at one end of the wheel shaft 15 protruding from the outer wall 111 of the eleventh (shown in FIG. 1).

自動変速装置の1速と2速間のシフトを行う第1フォークシャフト2にはフォーク21が取り付けられており(第1フォークシャフト2およびフォーク21を包括した構成が、本発明のシフト軸に該当する)、フォーク21はスリーブ22(本発明のスリーブに該当する)と係合している。スリーブ22は自動変速装置のアウトプットシャフト(図示せず)上を移動して変速ギヤ(図示せず)と選択的に噛み合い、噛み合った変速ギヤをアウトプットシャフトと連結することにより複数の変速ギヤの噛み合いを切換えている。第1フォークシャフト2にはラック歯2aが形成されており、ラック歯2aは上述したホイールシャフト15のピニオンギヤ15aと噛合している。これにより、ホイールシャフト15が回転すると、第1フォークシャフト2はフォーク21とともに軸方向に移動可能となっている。   A fork 21 is attached to the first fork shaft 2 that shifts between the first speed and the second speed of the automatic transmission (the configuration including the first fork shaft 2 and the fork 21 corresponds to the shift shaft of the present invention. The fork 21 is engaged with a sleeve 22 (corresponding to the sleeve of the present invention). The sleeve 22 moves on an output shaft (not shown) of the automatic transmission and selectively meshes with a transmission gear (not shown). By engaging the meshed transmission gear with the output shaft, the plurality of transmission gears are engaged. Is switched. Rack teeth 2 a are formed on the first fork shaft 2, and the rack teeth 2 a mesh with the pinion gear 15 a of the wheel shaft 15 described above. Thus, when the wheel shaft 15 rotates, the first fork shaft 2 can move in the axial direction together with the fork 21.

第2フォークシャフト3は自動変速装置の3速と4速間のシフトを行うもので、第1フォークシャフト2と同様にスリーブ32と係合したフォーク31が取り付けられ(第2フォークシャフト3およびフォーク31を包括した構成が、本発明のシフト軸に該当する)、上述した駆動装置1とは別の駆動装置のホイールシャフト(図示せず)と噛合している。   The second fork shaft 3 shifts between the third speed and the fourth speed of the automatic transmission, and a fork 31 engaged with a sleeve 32 is attached in the same manner as the first fork shaft 2 (the second fork shaft 3 and the fork The configuration including 31 corresponds to the shift shaft of the present invention), and meshes with a wheel shaft (not shown) of a drive device different from the drive device 1 described above.

また、第3フォークシャフト4は自動変速装置の5速とリバース間のシフトを行うもので、第1フォークシャフト2と同様にスリーブと係合したフォーク(図示せず)が取り付けられ、上述した駆動装置1とは別の駆動装置のホイールシャフト(図示せず)と噛合している。   Further, the third fork shaft 4 shifts between the fifth speed and the reverse of the automatic transmission, and a fork (not shown) engaged with a sleeve is attached similarly to the first fork shaft 2, and the above-described drive It meshes with a wheel shaft (not shown) of a drive device different from the device 1.

駆動装置1のハウジング11内には電動モータ12(図2に示し、本発明の電動モータに該当する)が設けられており、電動モータ12にはコントローラ5内の駆動回路(図示せず)が接続されている。また、コントローラ5には回転位置センサ6、レバー位置センサ7および車速センサ8が接続されている。回転位置センサ6は例えばパルスエンコーダ等により形成され、ホイールシャフト15の回転位置を検出している。レバー位置センサ7は自動変速装置の操作チェンジレバー9に取り付けられており、操作チェンジレバー9の操作位置を検出している。車速センサ8は自動変速装置のアウトプットシャフトに取り付けられた回転速度センサで、車両の走行速度を検出している。コントローラ5は回転位置センサ6、レバー位置センサ7および車速センサ8からの入力信号に基づき、電動モータ12の作動を制御する。   An electric motor 12 (shown in FIG. 2 and corresponding to the electric motor of the present invention) is provided in the housing 11 of the driving device 1, and a driving circuit (not shown) in the controller 5 is provided in the electric motor 12. It is connected. The controller 5 is connected to a rotational position sensor 6, a lever position sensor 7, and a vehicle speed sensor 8. The rotational position sensor 6 is formed by, for example, a pulse encoder or the like, and detects the rotational position of the wheel shaft 15. The lever position sensor 7 is attached to the operation change lever 9 of the automatic transmission, and detects the operation position of the operation change lever 9. The vehicle speed sensor 8 is a rotational speed sensor attached to the output shaft of the automatic transmission, and detects the traveling speed of the vehicle. The controller 5 controls the operation of the electric motor 12 based on input signals from the rotational position sensor 6, lever position sensor 7 and vehicle speed sensor 8.

図2乃至図4に示すように、駆動装置1のハウジング11内にはウォームギヤ13(本発明のウォームギヤに該当する)が設けられている。ウォームギヤ13は一対のベアリング131により回転可能に支承されたウォーム体132を有しており、ウォーム体132の外周面にはウォームギヤ歯133が形成されている。ウォーム体132は電動モータ12の出力シャフト121に接続されており、電動モータ12により回転可能とされている。   As shown in FIGS. 2 to 4, a worm gear 13 (corresponding to the worm gear of the present invention) is provided in the housing 11 of the drive device 1. The worm gear 13 has a worm body 132 rotatably supported by a pair of bearings 131, and worm gear teeth 133 are formed on the outer peripheral surface of the worm body 132. The worm body 132 is connected to the output shaft 121 of the electric motor 12 and is rotatable by the electric motor 12.

ウォームホイール14(本発明のウォームホイールに該当する)は外周面にウォームホイールギヤ歯141を有しており、これがウォーム体132のウォームギヤ歯133と噛合している。これによりウォームホイール14は、ウォームギヤ13を介して電動モータ12により回転可能に形成されている。   The worm wheel 14 (corresponding to the worm wheel of the present invention) has worm wheel gear teeth 141 on the outer peripheral surface, which mesh with the worm gear teeth 133 of the worm body 132. Thus, the worm wheel 14 is formed to be rotatable by the electric motor 12 via the worm gear 13.

図4に示すように、ハウジング11内には鉛直方向に延びた第1壁部112(本発明の壁部に該当する)が一体に形成されている。第1壁部112には、上述したように一端部がハウジング11の外壁111から突出したホイールシャフト15の他端部が貫通しており、ホイールシャフト15はベアリング16を介して第1壁部112により回転可能に支承されている。ホイールシャフト15はウォームホイール14に対して、その中心を貫通するように固着されており、この結果、ウォームホイール14はホイールシャフト15とともにハウジング11に回転可能に支承されている。   As shown in FIG. 4, a first wall portion 112 (corresponding to the wall portion of the present invention) extending in the vertical direction is integrally formed in the housing 11. As described above, the other end portion of the wheel shaft 15 whose one end portion protrudes from the outer wall 111 of the housing 11 passes through the first wall portion 112, and the wheel shaft 15 passes through the bearing 16 and the first wall portion 112. It is supported so that it can rotate. The wheel shaft 15 is fixed to the worm wheel 14 so as to pass through the center thereof. As a result, the worm wheel 14 is rotatably supported by the housing 11 together with the wheel shaft 15.

ハウジング11内には、第1壁部112とともに電動モータ12およびウォームギヤ13を側方よりはさむように鉛直方向に延びた第2壁部113(本発明の壁部に該当する)が一体に形成されている(図3および図4示)。ウォームギヤ13の近傍において、互いに対向する第1壁部112および第2壁部113の双方には、上下方向(後述するように、ウォームギヤ13の移動方向に該当する)に延びる3条のガイド溝112a、113a(本発明のガイド溝に該当する)が形成されている。   A second wall portion 113 (corresponding to the wall portion of the present invention) extending in the vertical direction so as to sandwich the electric motor 12 and the worm gear 13 from the side together with the first wall portion 112 is integrally formed in the housing 11. (Shown in FIGS. 3 and 4). In the vicinity of the worm gear 13, three guide grooves 112 a extending in the vertical direction (corresponding to the moving direction of the worm gear 13 as will be described later) are provided on both the first wall portion 112 and the second wall portion 113 facing each other. , 113a (corresponding to the guide groove of the present invention) is formed.

一方、電動モータ12の後端外周面には、一対の係合凸部122が形成されている。係合凸部122は断面が円形の電動モータ12の外周面の内、第1壁部112および第2壁部113に最も接近した位置である、時計における3時と9時の位置に形成されている。各々の係合凸部122は第1壁部112および第2壁部113に形成されたガイド溝112a、113aに移動可能に係合している。
また、ウォームギヤ13の各々のベアリング131の両側面には一対の突条134(本発明のガイド凸部に該当する)が形成されており、これらはそれぞれ第1壁部112および第2壁部113に形成されたガイド溝112a、113aに移動可能に係合している。
On the other hand, a pair of engaging convex portions 122 are formed on the outer peripheral surface of the rear end of the electric motor 12. The engagement convex portion 122 is formed at the 3 o'clock and 9 o'clock positions of the watch, which are positions closest to the first wall portion 112 and the second wall portion 113 in the outer peripheral surface of the electric motor 12 having a circular cross section. ing. Each engagement convex part 122 is engaged with the guide grooves 112a and 113a formed in the 1st wall part 112 and the 2nd wall part 113 so that a movement is possible.
In addition, a pair of protrusions 134 (corresponding to the guide protrusions of the present invention) are formed on both side surfaces of each bearing 131 of the worm gear 13, and these are the first wall portion 112 and the second wall portion 113, respectively. The guide grooves 112a and 113a formed in the slidably engage with each other.

さらに、電動モータ12の下端部には、ヘリカルスプリングにより形成された支持スプリング17(本発明の付勢手段に該当する)の一端部が取り付けられ、支持スプリング17の他端部はハウジング11の底面114に固着されている。同様に、ウォームギヤ13の一対のベアリング131のそれぞれの下端部にも同様の支持スプリング17(本発明の付勢手段に該当する)の一端部が取り付けられ、各々の支持スプリング17の他端部はハウジング11の底面114に固着されている。   Furthermore, one end of a support spring 17 (corresponding to the biasing means of the present invention) formed by a helical spring is attached to the lower end of the electric motor 12, and the other end of the support spring 17 is the bottom surface of the housing 11. 114 is fixed. Similarly, one end of a similar support spring 17 (corresponding to the urging means of the present invention) is attached to the lower end of each of the pair of bearings 131 of the worm gear 13, and the other end of each support spring 17 is It is fixed to the bottom surface 114 of the housing 11.

電動モータ12およびベアリング131に取り付けられた支持スプリング17は底面114との間で圧縮されて、ウォームギヤ13をウォームホイール14に向けて所定荷重により付勢しており、ウォームギヤ13をウォームホイール14に噛合させている。ウォームギヤ13はガイド溝112a、113a上をウォームホイール14から離れる方向に移動可能であって、支持スプリング17による付勢力に抗してウォームホイール14との噛合が解除可能に形成されている。   The support spring 17 attached to the electric motor 12 and the bearing 131 is compressed between the bottom surface 114 and urges the worm gear 13 toward the worm wheel 14 with a predetermined load. The worm gear 13 meshes with the worm wheel 14. I am letting. The worm gear 13 can move in the direction away from the worm wheel 14 on the guide grooves 112a and 113a, and can be released from meshing with the worm wheel 14 against the urging force of the support spring 17.

次に、本実施形態によるシフト機構の作動方法について説明する。たとえば、自動変速機が1速にある状態で車両が走行している場合に、レバー位置センサ7および車速センサ8からの検出信号に基づいて、コントローラ5が自動変速機を2速に変速すると判断すると、コントローラ5の駆動回路から電動モータ12に対して駆動電流が供給される。駆動電流の供給を受けた電動モータ12は一方向に回転して、ウォームギヤ13のウォーム体132を回転させる。   Next, an operation method of the shift mechanism according to the present embodiment will be described. For example, when the vehicle is traveling with the automatic transmission at the first speed, the controller 5 determines that the automatic transmission is to be shifted to the second speed based on detection signals from the lever position sensor 7 and the vehicle speed sensor 8. Then, a drive current is supplied from the drive circuit of the controller 5 to the electric motor 12. The electric motor 12 supplied with the drive current rotates in one direction to rotate the worm body 132 of the worm gear 13.

この時、支持スプリング17からの付勢力によりウォームギヤ13と噛合したウォームホイール14も、一方向に回転されてホイールシャフト15を回転させる。ホイールシャフト15の回転により、ピニオンギヤ15aと噛合するラック歯2aが形成されたフォークシャフト2が軸方向に移動する。軸方向に移動したフォークシャフト2はフォーク21を介してスリーブ22をアウトプットシャフト上に移動させ、変速ギヤの噛合いの切換えを行う。   At this time, the worm wheel 14 meshed with the worm gear 13 by the urging force from the support spring 17 is also rotated in one direction to rotate the wheel shaft 15. As the wheel shaft 15 rotates, the fork shaft 2 formed with the rack teeth 2a meshing with the pinion gear 15a moves in the axial direction. The fork shaft 2 that has moved in the axial direction moves the sleeve 22 onto the output shaft via the fork 21 to switch the meshing of the transmission gear.

変速ギヤの噛合いの切換えが完了し、スリーブ22がストッパ(図示せず)に当接して停止することにより、フォークシャフト2を介してウォームホイール14の回転も停止する。ウォームホイール14の回転が停止した後も、電動モータ12の駆動が継続されると、ウォームギヤ13に対して印加される荷重が徐々に増大する。ウォームギヤ13に対して加わる荷重が所定の荷重になり、ウォームギヤ13をウォームホイール14から離れさせる荷重が、支持スプリング17による所定の付勢力等による抵抗力よりも大きくなると、ウォームギヤ歯133がウォームホイールギヤ歯141の歯面上を滑り出す。これにより、支持スプリング17の付勢力等に抗してウォームギヤ13がウォームホイール14に対して離れる方向に移動して、ウォームギヤ13とウォームホイール14との噛合いが解除され、これ以降、ウォームギヤ13は空転してウォームホイール14との間がロック状態となることが回避される。   The change of meshing of the transmission gear is completed, and the sleeve 22 abuts against a stopper (not shown) and stops, whereby the rotation of the worm wheel 14 via the fork shaft 2 is also stopped. Even if the rotation of the worm wheel 14 is stopped, if the drive of the electric motor 12 is continued, the load applied to the worm gear 13 gradually increases. When the load applied to the worm gear 13 becomes a predetermined load and the load for separating the worm gear 13 from the worm wheel 14 becomes larger than the resistance force due to the predetermined urging force or the like by the support spring 17, the worm gear teeth 133 are moved to the worm wheel gear. Slide out on the tooth surface of the tooth 141. As a result, the worm gear 13 moves away from the worm wheel 14 against the urging force of the support spring 17 and the like, and the meshing between the worm gear 13 and the worm wheel 14 is released. It is avoided that the vehicle is idling and locked with the worm wheel 14.

図5に基づいて、上述したウォームギヤ13とウォームホイール14との間の噛合いの解除について詳述する。説明の便宜上、電動モータ12による駆動力または支持スプリング17による付勢力によって、ウォームギヤ歯133とウォームホイールギヤ歯141との間に発生する荷重は、歯面の1点において加えられるものとする。また、電動モータ12およびウォームギヤ13等に働く重力の影響は無視している。   Based on FIG. 5, the release of the mesh between the worm gear 13 and the worm wheel 14 described above will be described in detail. For convenience of explanation, it is assumed that a load generated between the worm gear teeth 133 and the worm wheel gear teeth 141 by the driving force of the electric motor 12 or the urging force of the support spring 17 is applied at one point on the tooth surface. Further, the influence of gravity acting on the electric motor 12 and the worm gear 13 is ignored.

いま、電動モータ12およびウォームギヤ13を付勢する支持スプリング17により、ウォームギヤ歯133に対して図5において上向きの荷重F1が加えられているとする。また、電動モータ12による駆動力により、ウォームギヤ歯133に対して図5において左向きの荷重F4が加えられているとする。   Now, it is assumed that an upward load F 1 in FIG. 5 is applied to the worm gear teeth 133 by the support spring 17 that biases the electric motor 12 and the worm gear 13. Further, it is assumed that a leftward load F4 in FIG. 5 is applied to the worm gear teeth 133 by the driving force of the electric motor 12.

ここで、ウォームギヤ歯133の歯面およびウォームホイールギヤ歯141の歯面の傾きをともにθとすると、支持スプリング17による荷重F1は、ウォームホイールギヤ歯141の歯面に垂直な分力F2と歯面に平行な分力F3とに分解できる。すると、ウォームホイールギヤ歯141の歯面に平行な分力F3は、ウォームギヤ13をウォームホイール14に噛合させる荷重となって働く。また、ウォームギヤ歯133の歯面とウォームホイールギヤ歯141の歯面との間の摩擦係数をμとすれば、ウォームホイールギヤ歯141の歯面に垂直な分力F2は、ウォームギヤ13がウォームホイール14に対して、その噛合が解除する方向に滑る場合に抵抗となる摩擦力μF2として働く。   Here, if the inclination of the tooth surface of the worm gear tooth 133 and the tooth surface of the worm wheel gear tooth 141 are both θ, the load F1 by the support spring 17 is a component force F2 perpendicular to the tooth surface of the worm wheel gear tooth 141 and the tooth. It can be broken down into component force F3 parallel to the surface. Then, the component force F3 parallel to the tooth surface of the worm wheel gear tooth 141 acts as a load for meshing the worm gear 13 with the worm wheel 14. Further, if the coefficient of friction between the tooth surface of the worm gear tooth 133 and the tooth surface of the worm wheel gear tooth 141 is μ, the component force F2 perpendicular to the tooth surface of the worm wheel gear tooth 141 is such that the worm gear 13 is the worm wheel. 14 acts as a frictional force μF2 that becomes resistance when sliding in the direction in which the mesh is released.

一方、電動モータ12の駆動によって発生する荷重F4は、ウォームホイールギヤ歯141の歯面に垂直な分力F5と歯面に平行な分力F6とに分解できる。すると、ウォームホイールギヤ歯141の歯面に平行な分力F6は、ウォームギヤ歯133をウォームホイールギヤ歯141に対して図5において下方に滑らせ、ウォームギヤ13をウォームホイール14に対して離れる向きに移動させる荷重となって働く。また、ウォームホイールギヤ歯141の歯面に垂直な分力F5は、ウォームギヤ13がウォームホイール14に対して、その噛合が解除する方向に滑る場合に抵抗となる摩擦力μF5として働く。   On the other hand, the load F4 generated by driving the electric motor 12 can be decomposed into a component force F5 perpendicular to the tooth surface of the worm wheel gear tooth 141 and a component force F6 parallel to the tooth surface. Then, the component force F6 parallel to the tooth surface of the worm wheel gear tooth 141 causes the worm gear tooth 133 to slide downward with respect to the worm wheel gear tooth 141 in FIG. Works as a load to move. Further, the component force F5 perpendicular to the tooth surface of the worm wheel gear tooth 141 acts as a frictional force μF5 that becomes a resistance when the worm gear 13 slides on the worm wheel 14 in a direction in which the meshing is released.

したがって、ウォームギヤ13がウォームホイールギヤ歯141の歯面に平行な方向であって、ウォームホイール14に対して離れる向きに移動する場合の各荷重の関係は、
F6>F3+μF2+μF5 ・・・ (1)
となる。
ここで、F2=F1×sinθ、F3=F1×cosθ、F5=F4×cosθ、F6=F4×sinθであるから、上述の(1)式は、
F4×sinθ>F1×cosθ+μF1×sinθ+μF4×cosθ ・・・ (2)となる。
上述の(2)式を変形すれば、
F4>(cosθ+μsinθ)F1/|sinθ−μcosθ| ・・・ (3)となる。但し、|sinθ−μcosθ|はsinθ−μcosθの絶対値を表す。
Therefore, when the worm gear 13 moves in a direction parallel to the tooth surface of the worm wheel gear tooth 141 and away from the worm wheel 14, the relationship between the loads is as follows:
F6> F3 + μF2 + μF5 (1)
It becomes.
Here, since F2 = F1 × sin θ, F3 = F1 × cos θ, F5 = F4 × cos θ, and F6 = F4 × sin θ, the above equation (1) is
F4 × sin θ> F1 × cos θ + μF1 × sin θ + μF4 × cos θ (2)
If the above equation (2) is modified,
F4> (cos θ + μ sin θ) F1 / | sin θ−μ cos θ | (3) However, | sin θ−μcos θ | represents the absolute value of sin θ−μcos θ.

すなわち、電動モータ12の駆動により加えられる荷重F4が増大し、ウォームギヤ13とウォームホイール14との間がロック状態となる以前に(3)式が成立すれば、ウォームギヤ13が支持スプリング17による付勢力等に抗してウォームホイール14から離れる方向に移動できる。   That is, if the load F4 applied by driving the electric motor 12 increases and the expression (3) is established before the worm gear 13 and the worm wheel 14 are locked, the urging force of the worm gear 13 by the support spring 17 is satisfied. It can move in the direction away from the worm wheel 14 against such as.

したがって、例えば実験により、ウォームギヤ13とウォームホイール14との間がロック状態となる瞬間における電動モータ12によりウォームギヤ13に加えられる荷重F4(0)を求め、上述した(3)式におけるF4を、各部材の寸法等の様々なばらつきを考慮して荷重F4(0)よりも所定量だけ小さな荷重F4(1)とした場合に、(3)式が成立するように支持スプリング17による荷重F1(支持スプリング17の自由長、セット長およびバネ定数により決定される)を設定すればよいことが分かる。ここで荷重F4(1)は、ウォームギヤ13がウォームホイール14から受ける負荷に抗して確実にシフト作動を完了するために、荷重F4(0)より小さく、かつ、ウォームホイール14を駆動するために十分な値に設定することがよい。   Therefore, for example, by experiment, the load F4 (0) applied to the worm gear 13 by the electric motor 12 at the moment when the space between the worm gear 13 and the worm wheel 14 is in a locked state is obtained. When the load F4 (1) is smaller by a predetermined amount than the load F4 (0) in consideration of various variations in member dimensions, etc., the load F1 (support) by the support spring 17 so that equation (3) is satisfied. It can be seen that it is only necessary to set the free length of the spring 17, the set length, and the spring constant. Here, the load F4 (1) is smaller than the load F4 (0) and drives the worm wheel 14 in order to reliably complete the shift operation against the load received by the worm gear 13 from the worm wheel 14. It is better to set it to a sufficient value.

本実施形態によれば、電動モータ12と、電動モータ12により回転されるウォームギヤ13と、ウォームギヤ13と噛合し、ウォームギヤ13を介して電動モータ12により回転されるウォームホイール14と、ウォームホイール14とともに回転するホイールシャフト15と、ホイールシャフト15と係合しホイールシャフト15の回転により軸方向に移動可能なフォークシャフト2と、フォークシャフト2と係合しフォークシャフト2とともに移動することにより変速ギヤの噛み合いを切換えるスリーブ22とを備え、ウォームホイール14を回転可能に支承するハウジング11とウォームギヤ13との間には、ウォームギヤ13をウォームホイール14に向けて付勢し、ウォームギヤ13をウォームホイール14に噛合させる支持スプリング17が設けられ、ウォームギヤ13はウォームホイール14から離れる方向に移動可能であって、電動モータ12からの駆動力によりウォームギヤ13に対して所定の荷重が加えられた場合、ウォームギヤ13はウォームホイール14の歯面上を滑り、支持スプリング17による付勢力に抗してウォームホイール14との噛合が解除可能に形成されている。
これにより、シフト動作が完了してウォームホイール14が停止した後、電動モータ12によりウォームギヤ13に対して過大なトルクが加わった場合でも、双方の噛合が解除されてロック状態となることを回避できるため、シフト機構は円滑に作動することができる。
According to the present embodiment, the electric motor 12, the worm gear 13 rotated by the electric motor 12, the worm wheel 14 meshed with the worm gear 13 and rotated by the electric motor 12 via the worm gear 13, and the worm wheel 14 The rotating wheel shaft 15, the fork shaft 2 engaged with the wheel shaft 15 and movable in the axial direction by the rotation of the wheel shaft 15, and the engagement of the transmission gear by engaging with the fork shaft 2 and moving together with the fork shaft 2 The worm gear 13 is urged toward the worm wheel 14 between the housing 11 that rotatably supports the worm wheel 14 and the worm gear 13, and the worm gear 13 is engaged with the worm wheel 14. Support A ring 17 is provided, and the worm gear 13 is movable in a direction away from the worm wheel 14. When a predetermined load is applied to the worm gear 13 by the driving force from the electric motor 12, the worm gear 13 is moved to the worm wheel 14. It is formed so that the meshing with the worm wheel 14 can be released against the urging force of the support spring 17.
As a result, even if an excessive torque is applied to the worm gear 13 by the electric motor 12 after the shift operation is completed and the worm wheel 14 is stopped, it is possible to avoid the meshing of both and the locked state. Therefore, the shift mechanism can operate smoothly.

また、本実施形態によれば、ハウジング11はウォームギヤ13の近傍に形成された第1壁部112および第2壁部113を有し、双方の壁部112、113にはウォームギヤ13の移動方向に延びるガイド溝112a、113aが形成されており、ガイド溝112a、113aには電動モータ12に設けられた係合凸部122およびウォームギヤ13に設けられた突条134が移動可能に係合している。
これにより、電動モータ12およびウォームギヤ13はガイド溝112a、113aに沿って円滑に移動でき、ウォームギヤ13とウォームホイール14との噛合がスムーズに解除される。
<他の実施形態>
Further, according to this embodiment, the housing 11 has the first wall portion 112 and the second wall portion 113 formed in the vicinity of the worm gear 13, and both the wall portions 112, 113 are arranged in the moving direction of the worm gear 13. Extending guide grooves 112a and 113a are formed, and engaging protrusions 122 provided on the electric motor 12 and protrusions 134 provided on the worm gear 13 are movably engaged with the guide grooves 112a and 113a. .
Thereby, the electric motor 12 and the worm gear 13 can move smoothly along the guide grooves 112a and 113a, and the meshing between the worm gear 13 and the worm wheel 14 is smoothly released.
<Other embodiments>

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。
セレクト機構を設けて、変速段に合わせて単一の駆動装置1を複数のフォークシャフト2に対して選択的に係合させるようにしてもよい。
支持スプリング17は、必ずしも電動モータ12には取り付けなくてもよく、少なくともウオームギヤ13のみに取り付ければよい。
ウォームギヤ13をウォームホイール14に噛合させるために付勢する手段はヘリカルスプリングに限られず、コニカルスプリング、板ばねまたは弾性ゴム等であってもよい。
ウォームギヤ13とウォームホイール14との間がロック状態となる瞬間における電動モータ12によりウォームギヤ13に加えられる荷重F4(0)は、理論計算により求めてもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified or expanded as follows.
A selection mechanism may be provided so that the single drive device 1 is selectively engaged with the plurality of fork shafts 2 in accordance with the shift speed.
The support spring 17 does not necessarily have to be attached to the electric motor 12 and may be attached only to the worm gear 13 at least.
The means for urging the worm gear 13 to engage with the worm wheel 14 is not limited to the helical spring, but may be a conical spring, a leaf spring, or elastic rubber.
The load F4 (0) applied to the worm gear 13 by the electric motor 12 at the moment when the worm gear 13 and the worm wheel 14 are locked may be obtained by theoretical calculation.

本発明の一実施形態による自動変速装置のシフト機構の全体図1 is an overall view of a shift mechanism of an automatic transmission according to an embodiment of the present invention. 図1に示した駆動装置の内部側面図1 is an internal side view of the driving device shown in FIG. 図2の底面図Bottom view of FIG. 図2の側面図Side view of FIG. 図2におけるA部詳細図Detailed view of part A in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

図面中、2,3,4はフォークシャフト(シフト軸)、11はハウジング(基部)、12は電動モータ、13はウォームギヤ、14はウォームホイール、15はホイールシャフト(伝達部材)、17は支持スプリング(付勢手段)、21,31はフォーク、22,32はスリーブ、112は第1壁部(壁部)、113は第2壁部(壁部)、112a,113aはガイド溝、133はウォームギヤ歯、134は突条(ガイド凸部)、141はウォームホイールギヤ歯を示している。   In the drawings, 2, 3 and 4 are fork shafts (shift shafts), 11 is a housing (base), 12 is an electric motor, 13 is a worm gear, 14 is a worm wheel, 15 is a wheel shaft (transmission member), and 17 is a support spring. (Biasing means) 21 and 31 are forks, 22 and 32 are sleeves, 112 is a first wall (wall), 113 is a second wall (wall), 112a and 113a are guide grooves, and 133 is a worm gear. Teeth 134 are protrusions (guide protrusions), and 141 is a worm wheel gear tooth.

Claims (2)

電動モータと、
該電動モータにより回転されるウォームギヤと、
該ウォームギヤと噛合し、前記ウォームギヤを介して前記電動モータにより回転されるウォームホイールと、
該ウォームホイールとともに回転する伝達部材と、
該伝達部材と係合し、前記伝達部材の回転により軸方向に移動可能なシフト軸と、
該シフト軸と係合し、前記シフト軸とともに移動することにより変速ギヤの噛み合いを切換えるスリーブとを備えた自動変速装置のシフト機構において、
前記ウォームホイールを回転可能に支承する基部と前記ウォームギヤとの間には、前記ウォームギヤを前記ウォームホイールに向けて付勢し、前記ウォームギヤを前記ウォームホイールに噛合させる付勢手段が設けられ、
前記ウォームギヤは前記ウォームホイールから離れる方向に移動可能であって、前記電動モータからの駆動力により前記ウォームギヤに対して所定の荷重が加えられた場合、前記ウォームギヤは前記ウォームホイールの歯面上を滑り、前記付勢手段による付勢力に抗して前記ウォームホイールとの噛合が解除可能であることを特徴とする自動変速装置のシフト機構。
An electric motor;
A worm gear rotated by the electric motor;
A worm wheel meshed with the worm gear and rotated by the electric motor through the worm gear;
A transmission member that rotates with the worm wheel;
A shift shaft that engages with the transmission member and is movable in the axial direction by rotation of the transmission member;
In a shift mechanism of an automatic transmission comprising a sleeve that engages with the shift shaft and switches the meshing of the transmission gear by moving together with the shift shaft,
A biasing means for biasing the worm gear toward the worm wheel and meshing the worm gear with the worm wheel is provided between the worm gear and the base portion that rotatably supports the worm wheel,
The worm gear is movable in a direction away from the worm wheel, and when a predetermined load is applied to the worm gear by a driving force from the electric motor, the worm gear slides on a tooth surface of the worm wheel. A shift mechanism for an automatic transmission, wherein the engagement with the worm wheel can be released against the urging force of the urging means.
前記基部は前記ウォームギヤの近傍に形成された壁部を有し、前記壁部には前記ウォームギヤの移動方向に延びるガイド溝が形成されており、該ガイド溝には前記ウォームギヤに設けられたガイド凸部が移動可能に係合していることを特徴とする請求項1に記載の自動変速装置のシフト機構。   The base portion has a wall portion formed in the vicinity of the worm gear, and a guide groove extending in a moving direction of the worm gear is formed in the wall portion, and a guide protrusion provided in the worm gear is formed in the guide groove. The shift mechanism for an automatic transmission according to claim 1, wherein the portions are movably engaged.
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