JP2010014175A - シフトアクチュエータアセンブリ - Google Patents
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Abstract
【課題】シフトアクチュエータアセンブリの寸法を小形化して、変速機ケーシングに対する搭載性を向上させる。
【解決手段】シフトアクチュエータアセンブリは、それぞれが電動モータ12,22により回転されるウォーム11,21と、このウォームと噛合して回転されるウォームホイール13,23よりなる複数のアクチュエータ10,20を備え、この各アクチュエータのウォームホイールにより複数のシフト部材16,26を互いに独立して作動させるものである。各アクチュエータのウォームホイールは同軸的に互いに重ね合わせて配置して寸法を小形化している。各シフト部材は各ウォームホイールにホイール軸14,24を介して連結されたピニオンギヤ15,25と噛合して往復動され、ホイール軸の少なくとも1つは筒状として残るホイール軸の少なくとも1つを回転自在に支持している。
【選択図】図2
【解決手段】シフトアクチュエータアセンブリは、それぞれが電動モータ12,22により回転されるウォーム11,21と、このウォームと噛合して回転されるウォームホイール13,23よりなる複数のアクチュエータ10,20を備え、この各アクチュエータのウォームホイールにより複数のシフト部材16,26を互いに独立して作動させるものである。各アクチュエータのウォームホイールは同軸的に互いに重ね合わせて配置して寸法を小形化している。各シフト部材は各ウォームホイールにホイール軸14,24を介して連結されたピニオンギヤ15,25と噛合して往復動され、ホイール軸の少なくとも1つは筒状として残るホイール軸の少なくとも1つを回転自在に支持している。
【選択図】図2
Description
本発明は、複数のシフト部材を互いに独立して作動させるシフトアクチュエータアセンブリに関する。
例えば自動車の歯車式自動変速機においては、それぞれ変速ギヤを切り換えて変速を行う複数のフォークシャフト毎に1組のアクチュエータが設けられている。図4及び図5は、2本のフォークシャフト4,8を備えたこのような歯車式自動変速機のシフトアクチュエータアセンブリの従来技術の一例を示しており、各フォークシャフト4,8を互いに独立してそれぞれ作動させる2組のアクチュエータ1,5を備えている。各アクチュエータ1,5は、電動モータ2a,6aにより回転されるウォーム2,6がウォームホイール3,7を減速して回転させ、フォークシャフト4,8のラック部4a,8aと噛合されるピニオンギヤ3b,7bが、ホイール軸3a,7aを介してウォームホイール3,7とともに回転されてフォークシャフト4,8が往復動され、変速ギヤが切り換えられて変速がなされる。
図4及び図5に示す従来技術のシフトアクチュエータアセンブリでは、図4で示す平面視において、同軸的に配置されたウォームホイール3,7、ホイール軸3a,7a及びピニオンギヤ3b,7bは重なっているが、大形の部材である各ウォームホイール3,7、ウォーム2,6及びこれを回転駆動する電動モータ2a,6aは、平面視において重ならないように配置されている。このシフトアクチュエータアセンブリは、図4に示すように、ウォーム2及び電動モータ2aとウォーム6及び電動モータ6aを互いに逆向きに配置することによりなるべく隙間が生じないようにして、平面視における専有面積が過大にならないように工夫されてはいるが、その横幅D及び縦幅Eの寸法は相当大となる。このシフトアクチュエータアセンブリは変速機ケーシングの内部またはその付近の外側に搭載されるが、変速ギヤを切り換えるシフトフォークが設けられる各フォークシャフトに合わせて配置する必要があるので、その寸法が大になると変速機ケーシングに搭載するのが困難になるという問題がある。
本発明は、平面視では大形ではあるが厚さが薄い部材であるウォームホイールを重ね合わせて配置することにより、シフトアクチュエータアセンブリの平面視における寸法を小形化して、このような各問題を解決することを目的とする。
このために、本発明によるシフトアクチュエータアセンブリは、それぞれが電動モータにより回転されるウォームと、このウォームと噛合して回転されるウォームホイールよりなる複数のアクチュエータを備え、この各アクチュエータのウォームホイールにより複数のシフト部材を互いに独立して作動させるシフトアクチュエータアセンブリにおいて、各アクチュエータのウォームホイールを、同軸的に互いに重ね合わせて配置したことを特徴とするものである。
前項に記載のシフトアクチュエータアセンブリにおいて、各ウォームホイールにはホイール軸を介してピニオンギヤが同軸的に一体的に連結され、各シフト部材は各ピニオンギヤに噛合されて往復動されるラックシャフトであり、ホイール軸の少なくとも1つは筒状としてその筒状のホイール軸とそれが設けられるウォームホイールはそれらと同軸的に形成された軸受孔を介して残るホイール軸の少なくとも1つと回転自在に支持関係にあることを特徴とするものである。
前項に記載のシフトアクチュエータアセンブリにおいて、各ラックシャフトは変速機の変速ギヤを切り換えるシフトフォークが設けられるフォークシャフトであり、筒状のホイール軸に設けるピニオンギヤは大径として高速側の変速ギヤの切り換えを行うフォークシャフトを作動させ、軸受孔を介して筒状のホイール軸及びそれが設けられるウォームホイールと支持関係にある残るホイール軸に設けるピニオンギヤは小径として低速側の変速ギヤの切り換えを行うフォークシャフトを作動させることを特徴とするものである。
上述のように、本発明によれば、各アクチュエータの、大形ではあるが厚さが比較的薄い部材であるウォームホイールを、同軸的に互いに重ね合わせて配置したので、シフトアクチュエータアセンブリの平面視における寸法は小形化され、厚さ方向の寸法の増大はわずかとなる。従って、変速機ケーシングに対するシフトアクチュエータアセンブリの搭載性が向上する。
各ウォームホイールにはホイール軸を介してピニオンギヤが同軸的に一体的に連結され、各シフト部材は各ピニオンギヤに噛合されて往復動されるラックシャフトであり、ホイール軸の少なくとも1つは筒状としてその筒状のホイール軸とそれが設けられる前記ウォームホイールはそれらと同軸的に形成された軸受孔を介して残るホイール軸の少なくとも1つと回転自在に支持関係にある請求項2の発明によれば、変速機ケーシングに対する各ウォームホイールの支持部が減少する。従って、構造が簡略化され、またシフトアクチュエータアセンブリの厚さ方向の寸法の増大も減少して、変速機ケーシングに対するシフトアクチュエータアセンブリの搭載性はさらに向上する。
各ラックシャフトは変速機の変速ギヤを切り換えるシフトフォークが設けられるフォークシャフトであり、筒状のホイール軸に設けるピニオンギヤは大径として高速側の変速ギヤの切り換えを行うフォークシャフトを作動させ、軸受孔を介して筒状のホイール軸及びそれが設けられるウォームホイールと支持関係にある残るホイール軸に設けるピニオンギヤは小径として低速側の変速ギヤの切り換えを行うフォークシャフトを作動させるようにした請求項3の発明によれば、大きい操作力を必要とする低速側の変速ギヤの切り換えを行うフォークシャフトには大きい駆動力が与えられ、小さい操作力で足りる高速側の変速ギヤの切り換えを行うフォークシャフトには小さい駆動力が与えられる。従って、効率が良く無理な力がかからないシフトアクチュエータアセンブリを得ることができる。
先ず図1及び図2により、本発明によるシフトアクチュエータアセンブリの第1実施形態の説明をする。この第1実施形態は、互いに異なるフォークシャフト(シフト部材)16,26をそれぞれ作動させる2組のアクチュエータ10,20を備えたシフトアクチュエータアセンブリに、本発明を適用したものである。各アクチュエータ10,20は、それぞれ互いに噛合するウォーム11,21及びウォームホイール13,23と、各ウォーム11,21を回転駆動する電動モータ12,22と、ホイール軸14,24によりウォームホイール13,23に連結されて各フォークシャフト16,26のラック部16a,26aと噛合されるピニオンギヤ15,25により構成されている。各フォークシャフト16,26は、変速機のスリーブに係合されるシフトフォーク(図示省略)が設けられ、左右に往復動して変速ギヤを切り換えるラックシャフトである。
主として図2に示すように、第1アクチュエータ10のウォームホイール13には上下両側に突出するホイール軸14が同軸的に一体的に設けられ、第2アクチュエータ20のウォームホイール23には下側に突出する筒状のホイール軸24が同軸的に一体的に設けられている。ウォームホイール23及びホイール軸24には1つの軸受孔24aが同軸的に形成され、この軸受孔24aにはホイール軸14の下側の突出部が回転自在に嵌合されて互いに支持される関係となっている。ホイール軸14の上側の突出部の根本部と、ホイール軸24の根本部は、変速機ケーシング40に回転自在に支持されている。両ウォームホイール13,23の間及び各ウォームホイール13,23と変速機ケーシング40の間には、中間スペーサ18及びスペーサ17,27が設けられて、両ウォームホイール13,23の軸線方向移動が拘束されている。このようにして、両ウォームホイール13,23は同軸的に互いに重ね合わせて配置されて、変速機ケーシング40に回転自在に支持される。なお両ウォームホイール13,23は、ホイール軸24の根本部の代わりに、ホイール軸14の下端部をホイール軸24から突出させて変速機ケーシング40により支持するようにしてもよい。
第1アクチュエータ10のピニオンギヤ15は、変速機ケーシング40への支持部から上方に突出するホイール軸14の先端に同軸的に固定されて、変速機ケーシング40にホイール軸14と立体的に直交する方向に、回動が拘束されて軸線方向移動のみ自在に支持された第1フォークシャフト16のラック部16aに噛合されている。第2アクチュエータ20のピニオンギヤ25は筒状のホイール軸24の下端に同軸的に固定されて、変速機ケーシング40に第1フォークシャフト16と平行に、軸線方向移動のみ自在に支持された第2フォークシャフト26のラック部26aに噛合されている。この第1実施形態では、筒状のホイール軸24に設けられたピニオンギヤ25は大径として高速側の変速ギヤの切り換えを行うフォークシャフト26を作動させ、ホイール軸24の軸受孔24aに支持されるホイール軸14に設けられたピニオンギヤ15は小径として低速側の変速ギヤの切り換えを行うフォークシャフト16を作動させている。
各アクチュエータ10,20の電動モータ12,22は、互いに平行で同じ向きに、かつホイール軸14,24及びフォークシャフト16,26と直交して、変速機ケーシング40に設けられている。各電動モータ12,22の出力軸12a,22aの先端部に同軸的に設けられた各ウォーム11,21は、各ウォームホイール13,23の外周の歯部に噛合されている。
次に上述した第1実施形態の作動の説明をする。各フォークシャフト16,26が図1に示す中立位置にある状態では、各フォークシャフト16,26のシフトフォークは変速機の各スリーブを中立位置として、変速機の何れの変速段も形成されない。第1アクチュエータ10の電動モータ12だけを一方の向きに回転すればウォーム11もそれと対応する向きに回転されて、これと噛合するウォームホイール13、これに連結されるホイール軸14及びピニオンギヤ15もそれと対応する向きに回転される。これによりラック部16aがピニオンギヤ15と噛合されるフォークシャフト16も軸線方向一方に移動されて、それに設けたシフトフォークによりスリーブがその方向に移動され、それと対応する変速ギヤを切り換えてその変速段が形成される。電動モータ12を中立位置に戻せば変速機も中立位置に戻り、また電動モータ12を逆向きに回転すれば、同様にしてそれと対応する変速段が形成される。電動モータ12を中立位置に戻してから、第2アクチュエータ20の電動モータ22を一方の向きに回転すれば、前述と同様にしてそれと対応する変速段が形成され、電動モータ22を中立位置に戻してから逆向きに回転すれば、同様にしてそれと対応する変速段が形成される。
上述した第1実施形態によれば、第1及び第2アクチュエータ10,20よりなるシフトアクチュエータアセンブリの寸法は、横幅及び縦幅が図1に示すA(=a1+a2)及びBであり、厚さが図2に示すCである。この各寸法を図4及び図5に示す従来技術における横幅D(=a1+a2+d1)、縦幅E及び厚さFと比較すれば、第1実施形態の横幅A及び縦幅Bは、それぞれ長さd1及び長さe1(何れも図4参照)だけ従来技術における横幅D及び縦幅Eよりも小であり、厚さCは長さc1だけ従来技術における厚さFよりも大である。このように横幅A及び縦幅Bが小さくなるのは、ホイール軸14の軸線方向から見た平面視では大形のウォームホイール13,23を重ね合わせて配置することにより、平面視における専有面積が減少されるためである。また重ね合わせたウォームホイール13,23は厚さがほゞ一定で比較的薄いので、厚さ方向の寸法の増大は比較的少なくなる。
この第1実施形態では変速機ケーシング40の内部にシフトアクチュエータアセンブリを搭載しているが、変速機ケーシング40内にはあちこちにリブやボスなどが設けられているので、平面視における横幅D及び縦幅Eが大きいと局部的な当たりのおそれが増大して搭載が困難になる一方、厚さ方向の寸法の増大はそれが小さい限り搭載性に及ぼす悪影響は比較的少ない。従ってこの第1実施形態によれば、シフトアクチュエータアセンブリの横幅A及び縦幅Bが小さくなるので、変速機ケーシング40に対するシフトアクチュエータアセンブリの搭載性は、従来に比して向上する。
上述した第1実施形態では、同軸的に重ね合わせて配置した2つのウォームホイール13,23の一方のホイール軸24を筒状として、このホイール軸24とそれが設けられるウォームホイール23に同軸的に形成された軸受孔24aを介して他方のホイール軸14を回転自在に支持しており、このようにすれ歯変速機ケーシング40に対する各ウォームホイール13,23の支持部が減少する。これにより構造が簡略化され、またシフトアクチュエータアセンブリの厚さ方向の寸法の増大も減少するので、変速機ケーシング40に対するシフトアクチュエータアセンブリの搭載性はさらに向上する。しかしながら本発明これに限られるものではなく、各ホイール軸14,24を各ウォームホイール13,23からそれぞれ片側に突出する単純な軸として実施してもよく、そのようにしてもシフトアクチュエータアセンブリの横幅A及び縦幅Bが小さくなるので、変速機ケーシング40に対するシフトアクチュエータアセンブリの搭載性が向上するという効果は得られる。
また第1実施形態では、大径となる筒状のホイール軸24に設けられたピニオンギヤ25は大径として高速側の変速ギヤの切り換えを行うフォークシャフト26を作動させ、ホイール軸24の軸受孔24aに支持される小径のホイール軸14に設けられたピニオンギヤ15は小径として低速側の変速ギヤの切り換えを行うフォークシャフト16を作動させており、このようにすれば大きい操作力を必要とする低速側の変速ギヤの切り換えを行うフォークシャフト16には大きい駆動力が与えられ、小さい操作力で足りる高速側の変速ギヤの切り換えを行うフォークシャフトには小さい駆動力が与えられるので、効率が良く無理な力がかからないシフトアクチュエータアセンブリが得られる。しかも大径となる筒状のホイール軸24には大径のピニオンギヤ25が設けられ、小径のホイール軸14には小径のピニオンギヤ15が設けられるので、構造的に自然であり、無理が生じることはない。しかしながら本発明これに限られるものではなく、各ホイール軸14,24に設ける各ピニオンギヤ15,25を同一径として実施してもよく、そのようにしてもシフトアクチュエータアセンブリの搭載性が向上するという上述した効果は得られる。
次に図3により、本発明によるシフトアクチュエータアセンブリの第2実施形態の説明をする。この第2実施形態は、互いに3本のフォークシャフト(シフト部材、ラックシャフト)16,26,36をそれぞれ作動させる3組のアクチュエータ10,20,30を備えたシフトアクチュエータアセンブリに、本発明を適用したものである。第1実施形態の場合と同様、各アクチュエータ10,20,30は、それぞれ互いに噛合するウォーム11,21,31及びウォームホイール13,23,33と、各ウォーム11,21,31を回転駆動する電動モータ12,22,32と、ホイール軸14,24,34によりウォームホイール13,23,33に連結されて各フォークシャフト16,26,36のラック部16a,26a,36aと噛合されるピニオンギヤ15,25,35により構成されている。
図3に示すように、3つのウォームホイール13,23,33は同軸的に互いに回転自在に重ね合わせて配置されて、変速機ケーシング40に回転自在に支持される。第1アクチュエータ10のウォームホイール13は、第1実施形態と同様、上下両側に突出するホイール軸14が同軸的に一体的に設けられている。第2及び第3アクチュエータ20,30のウォームホイール23,33には、第1実施形態と同様、一側に突出する筒状のホイール軸24,34が同軸的に一体的に設けられ、ウォームホイール23,33とホイール軸24,ホイール軸34にはそれぞれ1つの軸受孔24a,34aが同軸的に形成されている。
ウォームホイール23及びホイール軸24は、その軸受孔24a内にウォームホイール13から下側に突出するホイール軸14が回転自在に嵌合されて互いに支持される関係となり、ウォームホイール33及びホイール軸34は、その軸受孔34a内にウォームホイール13から上側に突出するホイール軸14が回転自在に嵌合されて互いに支持される関係となり、ホイール軸14の上端は筒状のホイール軸34より上方に突出している。これらウォームホイール13,23,33及びホイール軸14,24,34は、中空の各ホイール軸24,34の根本部が変速機ケーシング40に回転自在に嵌合されることにより支持されている。また、各ウォームホイール13,23,33の間及び両側のウォームホイール23,33と変速機ケーシング40の間には、中間スペーサ17a,18及びスペーサ27,37が設けられて、各ウォームホイール13,23,33の軸線方向移動が拘束されている。
ホイール軸14の上端部、ホイール軸24の下端部及びホイール軸34の上端部には、それぞれピニオンギヤ15,25,35が同軸的に固定されている。この各ピニオンギヤ15,25,35は、変速機ケーシング40にホイール軸14と立体的に直交する方向に、回動が拘束されて軸線方向移動自在に支持された第1〜第3フォークシャフト16,26,36の各ラック部16a,26a,36a(ラック部16aは図示省略)に噛合されている。この第2実施形態では、筒状のホイール軸24,34に設けられたピニオンギヤ25,35は大径として高速側の変速ギヤの切り換えを行うフォークシャフト26,36を作動させ、ホイール軸14に設けられたピニオンギヤ15は小径として低速側の変速ギヤの切り換えを行うフォークシャフト16を作動させている。
第1及び第2アクチュエータ10,20の電動モータ12,22は、互いに平行で同じ向きに、かつ各ホイール軸14,24,34及び各フォークシャフト16,26,36と直交して、変速機ケーシング40に設けられ、第3アクチュエータ30の電動モータ32は、各フォークシャフト16,26,36と平行に変速機ケーシング40に設けられている。各電動モータ12,22,32の出力軸12a,22a,32aの先端部に同軸的に取り付けられた各ウォーム11,21,31は、各ウォームホイール13,23,33の外周の歯部に噛合されている。
第1実施形態の場合と同様、この第2実施形態でも、各アクチュエータ10,20,30の電動モータ12,22,32を作動させれば、その回転の向きに応じてそれと対応する変速段が形成されて、変速がなされる。
この第2実施形態では、3つの大形のウォームホイール13,23,33が重ね合わせて配置されるので、2つのウォームホイール13,23を重ね合わせて配置した第1実施形態に比して、平面視における専有面積の減少の割合は一層大きくなり、変速機ケーシング40に対するシフトアクチュエータアセンブリの搭載性は、第1実施形態の場合よりも向上する。
この第2実施形態では、第2アクチュエータ20のウォームホイール23及びホイール軸24の軸受孔24a内と、第3アクチュエータ30のウォームホイール33及びホイール軸34の軸受孔34a内に、第1アクチュエータ10のホイール軸14の両側部をそれぞれ嵌合させている。しかしながら本発明はこれに限らず、ウォームホイール23及びホイール軸24の軸受孔24a内にホイール軸14を嵌合させ、ウォームホイール33及びホイール軸34の軸受孔34a内にホイール軸24を嵌合させるようにして実施することも可能である。
また上述した各実施形態では、2組のアクチュエータ10,20を用いた場合と、3組のアクチュエータ10,20,30を用いた場合につき説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、4組またはそれ以上のアクチュエータを用いて実施することも可能である。
なお上述した各実施形態では、変速機の変速ギヤを切り換えるシフトフォークが設けられる複数のフォークシャフトをそれぞれ作動させる複数のアクチュエータを備えたシフトアクチュエータアセンブリに適用した例について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば歯車式自動変速機に使用するデュアルクラッチの各クラッチを作動させる複数のアクチュエータを備えたシフトアクチュエータアセンブリなどに適用することもできる。
10,20,30…アクチュエータ、11,21,31…ウォーム、12,22,32…電動モータ、13,23,33…ウォームホイール、14,24,34…ホイール軸、24a,34a…軸受孔、15,25,35…ピニオンギヤ、16,26,36…シフト部材(フォークシャフト)。
Claims (3)
- それぞれが電動モータにより回転されるウォームと、このウォームと噛合して回転されるウォームホイールよりなる複数のアクチュエータを備え、この各アクチュエータのウォームホイールにより複数のシフト部材を互いに独立して作動させるシフトアクチュエータアセンブリにおいて、
前記各アクチュエータのウォームホイールを、同軸的に互いに重ね合わせて配置したことを特徴とするシフトアクチュエータアセンブリ。 - 請求項1に記載のシフトアクチュエータアセンブリにおいて、各ウォームホイールにはホイール軸を介してピニオンギヤが同軸的に一体的に連結され、前記各シフト部材は前記各ピニオンギヤに噛合されて往復動されるラックシャフトであり、前記ホイール軸の少なくとも1つは筒状としてその筒状のホイール軸とそれが設けられる前記ウォームホイールはそれらと同軸的に形成された軸受孔を介して残る前記ホイール軸の少なくとも1つと回転自在に支持関係にあることを特徴とするシフトアクチュエータアセンブリ。
- 請求項2に記載のシフトアクチュエータアセンブリにおいて、前記各ラックシャフトは変速機の変速ギヤを切り換えるシフトフォークが設けられるフォークシャフトであり、前記筒状のホイール軸に設けるピニオンギヤは大径として高速側の変速ギヤの切り換えを行うフォークシャフトを作動させ、前記軸受孔を介して前記筒状のホイール軸及びそれが設けられるウォームホイールと支持関係にある残るホイール軸に設けるピニオンギヤは小径として低速側の変速ギヤの切り換えを行うフォークシャフトを作動させることを特徴とするシフトアクチュエータアセンブリ。
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