JP2012197825A - 回転位置検出装置およびそれを備えた変速機駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】シフトセレクト軸の回転位置を高精度で検出することができる回転位置検出装置、および変速機のシフト動作を高精度で実現することができる変速機駆動装置を提供すること。
【解決手段】シフトセレクト軸15の回転位置はレゾルバ200によって検出される。レゾルバ200は、シフトセレクト軸15の外周に外嵌固定された略円筒状のレゾルバロータ201と、レゾルバロータ201の周囲を取り囲むように配置された円環状のレゾルバステータ202とを備えている。レゾルバロータ201およびレゾルバステータ202は、シフトセレクト軸15と同心に配置されている。シフトセレクト軸15が第1セレクト位置、第2セレクト位置および第3セレクト位置のいずれに位置する場合であっても、レゾルバステータ202の内周の全域が、レゾルバロータ201の外周201aに径方向に対向する。
【選択図】図4
【解決手段】シフトセレクト軸15の回転位置はレゾルバ200によって検出される。レゾルバ200は、シフトセレクト軸15の外周に外嵌固定された略円筒状のレゾルバロータ201と、レゾルバロータ201の周囲を取り囲むように配置された円環状のレゾルバステータ202とを備えている。レゾルバロータ201およびレゾルバステータ202は、シフトセレクト軸15と同心に配置されている。シフトセレクト軸15が第1セレクト位置、第2セレクト位置および第3セレクト位置のいずれに位置する場合であっても、レゾルバステータ202の内周の全域が、レゾルバロータ201の外周201aに径方向に対向する。
【選択図】図4
Description
この発明は、シフトセレクト軸の回転位置を検出する回転位置検出装置、およびそれを備えた変速機駆動装置に関する。
従来から、マニュアルトランスミッションの変速が自動化された自動制御式マニュアルトランスミッション(Automated Manual Transmission)の変速機が知られている。このような変速機は、変速操作用のシフトセレクト軸を有している。シフトセレクト軸は、回転可能に、かつ複数のセレクト位置の間で軸方向移動可能に設けられている。シフトセレクト軸を軸方向移動させ、その軸方向位置を、複数のセレクト位置の間で切り換えることにより、変速機はセレクト動作する。また、シフトセレクト軸を、各セレクト位置で回転させることにより、変速機はシフト動作する(特許文献1参照)。
シフトセレクト軸の回転制御を良好に行うために、シフトセレクト軸の回転位置を高精度で検出する必要がある。シフトセレクト軸はいずれのセレクト位置においても回転可能に設けられるが、いずれのセレクト位置に位置する場合であっても、シフトセレクト軸の回転位置の検出を高精度で行うことが望ましい。
本願発明者は、このようなシフトセレクト軸の回転位置を、たとえばギヤセンサを用いて検出することを検討している。具体的には、シフトセレクト軸の外周に第1歯車をスプライン嵌合させるとともに、第2歯車を有するギヤセンサを、第1および第2歯車が互いに噛み合うように配置する。そして、シフトセレクト軸の回転に従って回転する第2歯車の回転位置を計測することにより、シフトセレクト軸の回転位置を検出している。
本願発明者は、このようなシフトセレクト軸の回転位置を、たとえばギヤセンサを用いて検出することを検討している。具体的には、シフトセレクト軸の外周に第1歯車をスプライン嵌合させるとともに、第2歯車を有するギヤセンサを、第1および第2歯車が互いに噛み合うように配置する。そして、シフトセレクト軸の回転に従って回転する第2歯車の回転位置を計測することにより、シフトセレクト軸の回転位置を検出している。
しかしながら、このような回転位置検出では、シフトセレクト軸と、シフトセレクト軸にスプライン嵌合する第1歯車との間にバックラッシが生じる。さらには、第1歯車と、ギヤセンサの第2歯車との間にもバックラッシが生じる。そのため、シフトセレクト軸の回転位置を高精度に検出することはできず、ゆえに、変速機のシフト動作を高精度で実現することができかった。
そこで、この発明の目的は、シフトセレクト軸の回転位置を高精度で検出することができる回転位置検出装置、および変速機のシフト動作を高精度で実現することができる変速機駆動装置を提供することである。
前記の目的を達成するための請求項1記載の発明は、中心軸線(17)を有し、この中心軸線まわりの回転によりシフト動作し、複数のセレクト位置の間の軸方向(M4)移動によりセレクト動作をするシフトセレクト軸(15)の回転位置を検出するための回転位置検出装置(200,88;300,88)であって、前記シフトセレクト軸に外嵌固定された環状の検出ロータ(201;301)と、回転半径方向に関して前記検出ロータの外側の位置で固定部材に固定的に保持された検出部(202;302)とを有し、前記シフトセレクト軸が前記複数のセレクト位置のいずれに位置する場合でも、前記中心軸線に直交する方向に関して前記検出ロータおよび前記検出部が重複するように、前記検出ロータおよび前記検出部の一方が前記シフトセレクト軸の軸方向に沿う長手に形成されており、前記検出部に対し、前記中心軸線に直交する方向に関して当該検出部に重複する前記検出ロータが回転する回転角を検出する回転位置検出装置である。
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、特許請求の範囲を実施形態に限定する趣旨ではない。以下、この項において同じ。
この構成によれば、シフトセレクト軸に検出ロータが固定されているので、シフトセレクト軸と検出ロータとが一体的に回転する。したがって、シフトセレクト軸と検出ロータとの間に回転方向のずれが生じない。また、検出ロータおよび検出部の一方がシフトセレクト軸の軸方向に沿う長手に形成されているので、シフトセレクト軸がいずれのセレクト位置に位置する場合であっても、シフトセレクト軸に直交する方向に関して検出ロータおよび検出部が重複する。すなわち、シフトセレクト軸がいずれのセレクト位置に位置していても、検出ロータに対する検出部の相対回転角度を検出することができ、これにより、シフトセレクト軸がいずれのセレクト位置に位置していても、シフトセレクト軸の回転位置を精度良く検出することができる。
この構成によれば、シフトセレクト軸に検出ロータが固定されているので、シフトセレクト軸と検出ロータとが一体的に回転する。したがって、シフトセレクト軸と検出ロータとの間に回転方向のずれが生じない。また、検出ロータおよび検出部の一方がシフトセレクト軸の軸方向に沿う長手に形成されているので、シフトセレクト軸がいずれのセレクト位置に位置する場合であっても、シフトセレクト軸に直交する方向に関して検出ロータおよび検出部が重複する。すなわち、シフトセレクト軸がいずれのセレクト位置に位置していても、検出ロータに対する検出部の相対回転角度を検出することができ、これにより、シフトセレクト軸がいずれのセレクト位置に位置していても、シフトセレクト軸の回転位置を精度良く検出することができる。
なお、この明細書において、「検出ロータがシフトセレクト軸に外嵌固定されている」とは、シフトセレクト軸の外周に直接取付固定されている場合のほか、取付具などを介してシフトセレクト軸の外周に間接的に固定されている場合を含む趣旨である。
請求項2に記載のように、前記検出ロータは円筒状のレゾルバロータ(201)を含み、前記検出部は前記レゾルバロータの外周を取り囲んで設けられた環状のレゾルバステータ(202)を含んでいてもよい。
請求項2に記載のように、前記検出ロータは円筒状のレゾルバロータ(201)を含み、前記検出部は前記レゾルバロータの外周を取り囲んで設けられた環状のレゾルバステータ(202)を含んでいてもよい。
この構成によれば、レゾルバロータとレゾルバステータとは互いに非接触に設けられる。すなわち、シフトセレクト軸と回転位置検出装置との間にバックラッシが発生しないので、シフトセレクト軸の回転位置を、より一層高精度に検出することができる。
また、請求項3に記載のように、前記検出ロータは円筒状の磁性体(301)を含み、前記検出部はホール素子(302)を含んでいてもよい。
また、請求項3に記載のように、前記検出ロータは円筒状の磁性体(301)を含み、前記検出部はホール素子(302)を含んでいてもよい。
また、請求項3に記載のように、前記レゾルバロータは円筒状をなしていてもよい。
請求項4記載の発明は、中心軸線(17)まわりに回転可能に設けられ、かつ複数のセレクト位置の間の軸方向(M4)移動によりセレクト動作をするシフトセレクト軸(15)と、前記請求項1〜3のいずれか一項に記載の回転位置検出装置(200,88;300,88)と、前記回転位置検出装置により検出された前記シフトセレクト軸の回転位置に基づいて、当該シフトセレクト軸を回転制御する制御手段(88)とを含む、変速機駆動装置(3)である。
請求項4記載の発明は、中心軸線(17)まわりに回転可能に設けられ、かつ複数のセレクト位置の間の軸方向(M4)移動によりセレクト動作をするシフトセレクト軸(15)と、前記請求項1〜3のいずれか一項に記載の回転位置検出装置(200,88;300,88)と、前記回転位置検出装置により検出された前記シフトセレクト軸の回転位置に基づいて、当該シフトセレクト軸を回転制御する制御手段(88)とを含む、変速機駆動装置(3)である。
この構成によれば、シフトセレクト軸がいずれのセレクト位置に位置していても、変速機のシフト動作を高精度で実現することができる。
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る回転位置検出装置が組み込まれた変速装置1の概略構成の分解斜視図である。
変速装置1は、変速機2と、変速機2を変速駆動する変速機駆動装置3とを備えている。
図1は、本発明の一実施形態に係る回転位置検出装置が組み込まれた変速装置1の概略構成の分解斜視図である。
変速装置1は、変速機2と、変速機2を変速駆動する変速機駆動装置3とを備えている。
変速機2は、公知の常時かみ合い式の平行歯車式変速機であり、乗用車やトラックなどの車両に搭載される。変速機2は、ギヤハウジング7と、ギヤハウジング7内に収容される常時かみ合い式の平行歯車式変速機構(図示しない)を備えている。
変速機駆動装置3は、、変速機構にシフト動作またはセレクト動作を行わせるシフトセレクト軸15と、シフトセレクト軸15をシフト動作またはセレクト動作させるための共通の駆動源として用いられる電動アクチュエータ21とを含む。
変速機駆動装置3は、、変速機構にシフト動作またはセレクト動作を行わせるシフトセレクト軸15と、シフトセレクト軸15をシフト動作またはセレクト動作させるための共通の駆動源として用いられる電動アクチュエータ21とを含む。
シフトセレクト軸15の途中部には、ギヤハウジング7内に収容されるインターナルレバー16の一端16aが固定されている。インターナルレバー16は、シフトセレクト軸15の中心軸線17まわりに、シフトセレクト軸15と同伴回転する。シフトセレクト軸15の一端部(図1に示す右上部)は、ギヤハウジング7外に突出している。
ギヤハウジング7内には、互いに平行に延びる複数のシフトロッド10A,10B,10Cが収容されている。各シフトロッド10A,10B,10Cには、インターナルレバー16の他端16bと係合可能なシフトブロック12A,12B,12Cが固定されている。また、各シフトロッド10A,10B,10Cには、クラッチスリーブ(図示しない)と係合するシフトフォーク11が設けられている(図1では、シフトロッド10Aに設けられたシフトフォーク11のみを示す)。
ギヤハウジング7内には、互いに平行に延びる複数のシフトロッド10A,10B,10Cが収容されている。各シフトロッド10A,10B,10Cには、インターナルレバー16の他端16bと係合可能なシフトブロック12A,12B,12Cが固定されている。また、各シフトロッド10A,10B,10Cには、クラッチスリーブ(図示しない)と係合するシフトフォーク11が設けられている(図1では、シフトロッド10Aに設けられたシフトフォーク11のみを示す)。
電動アクチュエータ21により、シフトセレクト軸15が、その軸方向M4に移動されると、インターナルレバー16が軸方向M4に移動される。シフトセレクト軸15が予め定める第1セレクト位置(図示しない)にあるときは、インターナルレバー16の他端16bがたとえばシフトブロック12Aに係合し、シフトセレクト軸15が、第2セレクト位置(図示しない)にあるときは、インターナルレバー16の他端16bがたとえばシフトブロック12Bに係合する。また、シフトセレクト軸15が、第3セレクト位置(図示しない)にあるときは、インターナルレバー16の他端16bがたとえばシフトブロック12Cに係合する。すなわち、シフトセレクト軸15の軸方向M4移動によって、その軸方向位置が第1、第2および第3セレクト位置の間で切り換えられることにより、インターナルレバー16の他端16bが所期のシフトブロック12A,12B,12Cに係合し、これによりセレクト動作が達成される。
一方、電動アクチュエータ21によりシフトセレクト軸15がその中心軸線17まわりに回転されると、インターナルレバー16が中心軸線17まわりに揺動する。その結果、インターナルレバー16と係合しているシフトブロック12A,12B,12Cが、シフトロッド10A,10B,10Cの軸方向M1,M2,M3に移動し、これにより、シフト動作が達成される。
電動アクチュエータ21は、有底略筒状のハウジング22を備えている。電動アクチュエータ21は、ギヤハウジング7の外表面または車両の所定箇所に固定されている。
図2は、電動アクチュエータ21の構成を示す断面図である。図3は、図2の切断面線III‐IIIで切断したときの断面図である。
電動アクチュエータ21は、たとえばブラシレスモータからなる電動モータ23と、電動モータ23の回転トルクを、シフトセレクト軸15を中心軸線17まわりに回転させる力に変換するためのシフト変換機構24と、電動モータ23の回転トルクを、シフトセレクト軸15をその軸方向M4(図2に示す紙面に直交する方向。図3に示す左右方向)に移動させる力に変換するためのセレクト変換機構25と、電動モータ23の回転駆動力の伝達先を、シフト変換機構24とセレクト変換機構25との間で切り換えるため切換ユニット26とを備えている。これら電動モータ23、シフト変換機構24、セレクト変換機構25および切換ユニット26は、ハウジング22内に収容されている。
図2は、電動アクチュエータ21の構成を示す断面図である。図3は、図2の切断面線III‐IIIで切断したときの断面図である。
電動アクチュエータ21は、たとえばブラシレスモータからなる電動モータ23と、電動モータ23の回転トルクを、シフトセレクト軸15を中心軸線17まわりに回転させる力に変換するためのシフト変換機構24と、電動モータ23の回転トルクを、シフトセレクト軸15をその軸方向M4(図2に示す紙面に直交する方向。図3に示す左右方向)に移動させる力に変換するためのセレクト変換機構25と、電動モータ23の回転駆動力の伝達先を、シフト変換機構24とセレクト変換機構25との間で切り換えるため切換ユニット26とを備えている。これら電動モータ23、シフト変換機構24、セレクト変換機構25および切換ユニット26は、ハウジング22内に収容されている。
ハウジング22の開口部(図2に示す左側)は、略板状の蓋27によって閉塞されている。このハウジング22および蓋27は、それぞれたとえば鋳鉄やアルミニウムなどの金属材料を用いて形成されており、蓋27の外周がハウジング22の開口部に嵌め合わされている。蓋27にはその内面(図2に示す右面)と外面(図2に示す左面)とを貫通する円形の貫通孔29が形成されている。
ハウジング22は、シフトセレクト軸15における先端側の領域や、シフト変換機構24の各構成部品を主に収容する略箱状の主ハウジング22Aを含んでいる。主ハウジング22Aは、第1側壁111(図3参照)と、第2側壁112(図3参照)と、シフトセレクト軸15における先端部よりもやや基端寄りを支持するための第1の軸ホルダ113(図3参照)と、シフトセレクト軸15の先端部を収容支持するための第2の軸ホルダ114(図3参照)と備えている。
第1側壁111の内側の側面は、平坦面からなる第1内壁面111A(図3参照)である。
第2側壁112の内側の側面は、平坦面からなる第2内壁面112A(図3参照)である。第2内壁面112Aは第1内壁面111Aと対向し、第1内壁面111Aと平行に形成されている。
第2側壁112の内側の側面は、平坦面からなる第2内壁面112A(図3参照)である。第2内壁面112Aは第1内壁面111Aと対向し、第1内壁面111Aと平行に形成されている。
第1の軸ホルダ113は、第1側壁111の外壁面(第1内壁面111Aとは反対側の面)から外方に膨出して形成されており、たとえば円柱状に形成されている。第1の軸ホルダ113は第1側壁111と一体的に形成されている。第1の軸ホルダ113および第1側壁111には、円筒状の挿通孔104が形成されている。円筒状の挿通孔104は、第1の軸ホルダ113および第1側壁111を、それらの厚み方向(図3に示す左右方向)に貫通している。挿通孔104には、シフトセレクト軸15が挿通されている。
挿通孔104の内周壁には、第1すべり軸受101(図3参照)が内嵌固定されている。第1すべり軸受101は、挿通孔104に挿通されているシフトセレクト軸15の途中部(先端部よりもやや基端寄り)の外周を取り囲み、シフトセレクト軸15の途中部の外周を摺接支持する。
第2の軸ホルダ114は、第2側壁112の外壁面(第2内壁面112Aとは反対側の面)から外方に膨出して形成されており、たとえば略円筒状に形成されている。第2の軸ホルダ114は第2側壁112と一体的に形成されている。第2の軸ホルダ114の内周面および底面によって、シフトセレクト軸15の先端部(図3に示す右端部)を収容する円柱状の収容溝115(図3参照)が区画されている。収容溝115の内周壁は、円筒状の挿通孔104と同軸の中心軸線を有する円筒状に形成されている。
第2の軸ホルダ114は、第2側壁112の外壁面(第2内壁面112Aとは反対側の面)から外方に膨出して形成されており、たとえば略円筒状に形成されている。第2の軸ホルダ114は第2側壁112と一体的に形成されている。第2の軸ホルダ114の内周面および底面によって、シフトセレクト軸15の先端部(図3に示す右端部)を収容する円柱状の収容溝115(図3参照)が区画されている。収容溝115の内周壁は、円筒状の挿通孔104と同軸の中心軸線を有する円筒状に形成されている。
収容溝115の内周壁には、第2すべり軸受102(図3参照)が内嵌固定されている。第2すべり軸受102は、収容溝115に収容されているシフトセレクト軸15の先端部の外周を取り囲んで、当該先端部の外周を摺接支持する。シフトセレクト軸15は、これら第1および第2すべり軸受101,102によって、その中心軸線17まわりに回転可能にかつ軸方向M4移動可能に支持されている。
挿通孔104における第1すべり軸受101の外側の部分には、ごみや埃がハウジング22内(主ハウジング22A内)に進入しないように、シフトセレクト軸15の外周と挿通孔104の内周壁との間をシールするためのシール部材103が介装されている。
第1の軸ホルダ113において、厚み方向(図3に示す左右方向)に関しシール部材103と第1すべり軸受101との間には、ロックボール106が配設されている。具体的には、挿通孔104の内周壁と、第1の軸ホルダ113の外周面とを貫通する貫通孔105内にロックボール106が収容されている。ロックボール106は、円筒状の収容溝115の中心軸線(すなわちシフトセレクト軸15の中心軸線17)と直交する方向(直交方向)に延び、略円筒状をなすとともに、当該方向(直交方向)に沿って移動可能に設けられている。ロックボール106の先端部は半球状をなしており、次に述べる係合溝107に係合する。
第1の軸ホルダ113において、厚み方向(図3に示す左右方向)に関しシール部材103と第1すべり軸受101との間には、ロックボール106が配設されている。具体的には、挿通孔104の内周壁と、第1の軸ホルダ113の外周面とを貫通する貫通孔105内にロックボール106が収容されている。ロックボール106は、円筒状の収容溝115の中心軸線(すなわちシフトセレクト軸15の中心軸線17)と直交する方向(直交方向)に延び、略円筒状をなすとともに、当該方向(直交方向)に沿って移動可能に設けられている。ロックボール106の先端部は半球状をなしており、次に述べる係合溝107に係合する。
シフトセレクト軸15の外周には、軸方向M4に間隔を空けて、周方向に延びる複数本(たとえば3本)の係合溝107が形成されている。各係合溝107は全周にわたって設定されている。ロックボール106がその長手方向に移動することにより、先端部が挿通孔104の内周壁よりも中心軸線17側(図3に示す下方)に突出して、その先端部が係合溝107と係合して、シフトセレクト軸15の軸方向M4移動を阻止する。これにより、シフトセレクト軸15は、軸方向M4への移動が阻止された状態で、一定力で保持される。
シフトセレクト軸15の外周における第1すべり軸受101が摺接する部分と第2すべり軸受102が摺接する部分との間には、雄スプライン部121(図3参照)と、ピニオン36が噛み合う後述するラック部122(図3参照)とが、第1すべり軸受101側からこの順で形成されている。
図2に示すように、電動モータ23としてはたとえばブラシレスモータが採用されている。電動モータ23は、その本体ケーシングがハウジング22外に露出するように取り付けられている。電動モータ23の出力軸40は、シフトセレクト軸15と直交する所定の方向(図2に示す左右方向)に沿って延びている。
図2に示すように、電動モータ23としてはたとえばブラシレスモータが採用されている。電動モータ23は、その本体ケーシングがハウジング22外に露出するように取り付けられている。電動モータ23の出力軸40は、シフトセレクト軸15と直交する所定の方向(図2に示す左右方向)に沿って延びている。
切換ユニット26は、電動モータ23の出力軸40と同軸に連結された第1伝達軸41と、第1伝達軸41と同軸にかつ、同伴回転可能に設けられた第1ロータ42と、第1伝達軸41に同軸にかつ、同伴回転可能に設けられた第2ロータ44と、第1ロータ42と第2ロータ44との間で第1伝達軸41の連結先を切り換えるためのクラッチ機構39とを備えている。
第1伝達軸41は、電動モータ23側に設けられた小径の主軸部46と、主軸部46の第1ロータ42側の軸方向端部(図2に示す右端部)に、主軸部46と一体的に設けられ、主軸部46よりも大径の大径部47とを備えている。
第1ロータ42は、第1伝達軸41に対し電動モータ23側と反対側に配置されている。
第1ロータ42は、電動モータ23側の軸方向端部(図2に示す左端部)の外周から径方向外方に向けて張り出す第1アーマチュアハブ54を備えている。第1アーマチュアハブ54は大径部47の電動モータ23側と反対側の面(図2に示す右面)に対向して配置されている。
第1ロータ42は、第1伝達軸41に対し電動モータ23側と反対側に配置されている。
第1ロータ42は、電動モータ23側の軸方向端部(図2に示す左端部)の外周から径方向外方に向けて張り出す第1アーマチュアハブ54を備えている。第1アーマチュアハブ54は大径部47の電動モータ23側と反対側の面(図2に示す右面)に対向して配置されている。
第2ロータ44は、第1伝達軸41の大径部47に対し第1ロータ42と反対側、すなわち電動モータ23側に配置されており、第1伝達軸41の主軸部46の周囲を取り囲んでいる。第2ロータ44は、電動モータ23側と反対側の軸方向端部(図2に示す右端部)の外周から径方向外方に向けて張り出す第2アーマチュアハブ55を備えている。第2アーマチュアハブ55は大径部47の電動モータ23側の面(図2に示す左面)に対向して配置されている。言い換えれば、第1ロータ42(の第1アーマチュアハブ54)および第2ロータ44(の第2アーマチュアハブ55)が、第1伝達軸41の大径部47を挟むように配置されている。
クラッチ機構39は、第1ロータ42と断接して、第1伝達軸41と第1ロータ42とを連結/解放する第1電磁クラッチ43と、第2ロータ44と断接して、第1伝達軸41と第2ロータ44とを連結/解放する第2電磁クラッチ45とを備えている。
第1電磁クラッチ43は、第1フィールド48と第1アーマチュア49とを備えている。第1アーマチュア49は、第1伝達軸41の大径部47の軸方向他方側(図2に示す右面)に第1アーマチュアハブ54の電動モータ23側の面(図2に示す左面)と微小間隔を隔てて配置されており、略円環板状をなしている。第1アーマチュア49は鉄などの強磁性体を用いて形成されている。第1フィールド48は、ヨーク内に第1電磁コイル50を内蔵しており、ハウジング22に固定されている。
第1電磁クラッチ43は、第1フィールド48と第1アーマチュア49とを備えている。第1アーマチュア49は、第1伝達軸41の大径部47の軸方向他方側(図2に示す右面)に第1アーマチュアハブ54の電動モータ23側の面(図2に示す左面)と微小間隔を隔てて配置されており、略円環板状をなしている。第1アーマチュア49は鉄などの強磁性体を用いて形成されている。第1フィールド48は、ヨーク内に第1電磁コイル50を内蔵しており、ハウジング22に固定されている。
第2電磁クラッチ45は第2フィールド51と、第2アーマチュア52とを備えている。第2アーマチュア52は、第1伝達軸41の大径部47の軸方向一方側(図2に示す左面)に第2アーマチュアハブ55の電動モータ23と反対側の面(図2に示す右面)と微小間隔を隔てて配置されており、略円環板状をなしている。第2アーマチュア52は鉄などの強磁性体を用いて形成されている。第2フィールド51はヨーク内に第2電磁コイル53を内蔵しており、ハウジング22に固定されている。第1フィールド48および第2フィールド51は、大径部47、第1アーマチュアハブ54および第2アーマチュアハブ55を挟んで軸方向に沿って並置されている。
第1電磁コイル50に通電されると、その第1電磁コイル50が励磁状態になり、第1電磁コイル50を含む第1フィールド48に電磁吸引力が発生する。そして、第1アーマチュア49が第1フィールド48に吸引されて第1フィールド48に向けて変形し、第1アーマチュア49が第1アーマチュアハブ54と摩擦接触する。したがって、第2電磁コイル53が切電された状態で第1電磁コイル50に通電されることにより、第1電磁コイル50が第1ロータ42に接続され、第1伝達軸41が第1ロータ42に連結される。
一方、第2電磁コイル53に通電されると、その第2電磁コイル53が励磁状態になり、第2電磁コイル53を含む第2フィールド51に電磁吸引力が発生する。そして、第2アーマチュア52が第2フィールド51に吸引されて第2フィールド51に向けて変形し、第2アーマチュア52が第2アーマチュアハブ55と摩擦接触する。したがって、第1電磁コイル50が切電された状態で第2電磁コイル53に通電されることにより、第2電磁コイル53が第2ロータ44に接続され、第1伝達軸41が第2ロータ44に連結される。
すなわち、クラッチ機構39によって、第1伝達軸41が第1ロータ42に連結された状態と、第1伝達軸41が第2ロータ44に連結された状態との間で選択的に切り換えられるようになっている。第1伝達軸41と第1ロータ42との連結状態では、第1伝達軸41と第2ロータ44とが解放され、第1伝達軸41と第2ロータ44との連結状態では、第1伝達軸41と第1ロータ42とが解放される。
第2ロータ44の外周には、小径の円環状の第1歯車56が外嵌固定されている。第1歯車56は第2ロータ44と同軸に設けられている。第1歯車56は転がり軸受57によって支持されている。転がり軸受57の外輪は、第1歯車56に内嵌固定されている。転がり軸受57の内輪は、第1伝達軸41の主軸部46の外周に外嵌固定されている。
シフト変換機構24は、回転運動を直線運動に変換するボールねじ機構58と、このボールねじ機構58のナット59の軸方向移動に伴って、シフトセレクト軸15の中心軸線17まわりに揺動するアーム60とを備えている。
シフト変換機構24は、回転運動を直線運動に変換するボールねじ機構58と、このボールねじ機構58のナット59の軸方向移動に伴って、シフトセレクト軸15の中心軸線17まわりに揺動するアーム60とを備えている。
ボールねじ機構58は、第1ロータ42と同軸(または第1伝達軸41と同軸)に延びるねじ軸61と、ねじ軸61にボール(図示しない)を介して螺合するナット59とを備えている。ねじ軸61はシフトセレクト軸15と、食い違い角が90°の食い違い軸の関係をなしている。
ねじ軸61は転がり軸受64によって軸方向への移動が規制されつつ支持されている。具体的には、ねじ軸61の一端部(図2に示す左端部)は、転がり軸受64によって支持されている。転がり軸受64の内輪は、ねじ軸61の一端部に外嵌固定されている。また、転がり軸受64の外輪は、ハウジング22に固定された、切換えユニット26のケーシングの底壁65の内外面を貫通する貫通孔に内嵌されている。また、転がり軸受64の外輪にはロックナット66が係合されて、ねじ軸61の軸方向の他方(図2に示す右方)への移動が規制されている。ねじ軸61の一端部における転がり軸受64よりも電動モータ23側(図2に示す左側)の部分は、第1ロータ42の内周に挿通されて、この第1ロータ42に同伴回転可能に連結されている。ねじ軸61の他端部(図2に示す右端部)は、転がり軸受67によって支持されている。転がり軸受67の外輪は、ハウジング22に固定されている。
ねじ軸61は転がり軸受64によって軸方向への移動が規制されつつ支持されている。具体的には、ねじ軸61の一端部(図2に示す左端部)は、転がり軸受64によって支持されている。転がり軸受64の内輪は、ねじ軸61の一端部に外嵌固定されている。また、転がり軸受64の外輪は、ハウジング22に固定された、切換えユニット26のケーシングの底壁65の内外面を貫通する貫通孔に内嵌されている。また、転がり軸受64の外輪にはロックナット66が係合されて、ねじ軸61の軸方向の他方(図2に示す右方)への移動が規制されている。ねじ軸61の一端部における転がり軸受64よりも電動モータ23側(図2に示す左側)の部分は、第1ロータ42の内周に挿通されて、この第1ロータ42に同伴回転可能に連結されている。ねじ軸61の他端部(図2に示す右端部)は、転がり軸受67によって支持されている。転がり軸受67の外輪は、ハウジング22に固定されている。
ナット59の一側面(図2に示す手前側側面。図3に示す左側側面)、および当該一側面とは反対側の他側面(図2に示す奥側側面。図3に示す右側側面)には、それぞれシフトセレクト軸15の軸方向M4に沿う方向(図2に示す紙面に直交する方向。図3に示す左右方向)に延びる円柱状の突出軸70(図2では一方のみ図示。図3を併せて参照)が突出形成されている。一対の突出軸70は同軸である。ナット59はアーム60の第1係合部72によって、ねじ軸61まわりの回転が規制されている。したがって、ねじ軸61の回転に同伴して、ナット59がねじ軸61の軸方向に移動する。
アーム60は、ナット59に係合するための第1係合部72と、シフトセレクト軸15に係合するための第2係合部73(図3参照)と、第1係合部72と第2係合部73とを接続する直線状の接続ロッド74とを備えている。第2係合部73は略円筒状をなし、シフトセレクト軸15に外嵌されている。
第1係合部72は互いに対向する一対の支持板部76と、一対の支持板部76の基端辺同士(図2および図3に示す下端辺)を連結する連結板部77とを備え、側面視で略U字状をなしている。各支持板部76には、各突出軸70の外周と、当該突出軸70の回転を許容しつつ係合するU字係合溝78が形成されている。U字係合溝78は前記の基端辺と反対側の先端辺から切り欠かれている。そのため、第1係合部72は、ナット59に、突出軸70まわりに相対回転可能にかつ、ねじ軸61の軸方向に同行移動可能に係合している。
第1係合部72は互いに対向する一対の支持板部76と、一対の支持板部76の基端辺同士(図2および図3に示す下端辺)を連結する連結板部77とを備え、側面視で略U字状をなしている。各支持板部76には、各突出軸70の外周と、当該突出軸70の回転を許容しつつ係合するU字係合溝78が形成されている。U字係合溝78は前記の基端辺と反対側の先端辺から切り欠かれている。そのため、第1係合部72は、ナット59に、突出軸70まわりに相対回転可能にかつ、ねじ軸61の軸方向に同行移動可能に係合している。
また、各U字係合溝78と突出軸70との係合により、ナット59はアーム60の第1係合部72によって、ねじ軸61まわりの回転が規制される。したがって、ねじ軸61の回転に伴って、ナット59および第1係合部72がねじ軸61の軸方向に移動する。
シフトセレクト軸15と第2係合部73とはスプライン嵌合している。具体的には、第2係合部73の内周に設けられた雌スプライン75に、シフトセレクト軸15の外周に設けられた雄スプライン121が噛み合っている。言い換えれば、シフトセレクト軸15の外周には第2係合部73が、当該シフトセレクト軸15に対して相対回転不能にかつ相対軸方向移動が許容された状態で連結されている。したがって、ねじ軸61が回転し、これに伴ってナット59がねじ軸61の軸方向に移動すると、アーム60がシフトセレクト軸15の中心軸線17まわりに揺動し、このアーム60の揺動に同伴してシフトセレクト軸15が回転する。
シフトセレクト軸15と第2係合部73とはスプライン嵌合している。具体的には、第2係合部73の内周に設けられた雌スプライン75に、シフトセレクト軸15の外周に設けられた雄スプライン121が噛み合っている。言い換えれば、シフトセレクト軸15の外周には第2係合部73が、当該シフトセレクト軸15に対して相対回転不能にかつ相対軸方向移動が許容された状態で連結されている。したがって、ねじ軸61が回転し、これに伴ってナット59がねじ軸61の軸方向に移動すると、アーム60がシフトセレクト軸15の中心軸線17まわりに揺動し、このアーム60の揺動に同伴してシフトセレクト軸15が回転する。
セレクト変換機構25は、第1歯車56と、第1伝達軸41と平行に延び、回転可能に設けられた第2伝達軸95と、第2伝達軸95における一端部(図2に示す左端部)寄りの所定位置に同軸に固定された第2歯車81と、第2伝達軸95の他端部(図2に示す右端部)寄りの所定位置に同軸に固定された小径のピニオン36とを備えている。なお、第2歯車81は、第1歯車56およびピニオン36の双方よりも大径に形成されている。
第2伝達軸95の一端部(図2に示す左端部)は、ハウジング22に固定された転がり軸受96によって支持されている。転がり軸受96の内輪は、第2伝達軸95の一端部(図2に示す左端部)に外嵌固定されている。また、転がり軸受96の外輪は、蓋27の内面に形成された円筒状の凹部97内に固定されている。また、第2伝達軸95の他端部(図2に示す右端部)は、転がり軸受84によって支持されている。
また、ハウジング22外には、シフトセレクト軸15の回転位置を検出する回転位置検出手段としてのレゾルバ200(図2には図示しない。図3参照)が設けられている。なお、この実施形態では、レゾルバ200とECU88とによって回転位置検出装置が構成されている。図4は、図3の矢印IV方向から見た、レゾルバロータ201の構成を示す図である。
レゾルバ200は、シフトセレクト軸15の外周に外嵌固定された検出用ロータとしての略円筒状のレゾルバロータ201と、レゾルバロータ201の周囲を取り囲むように配置された検出部としての円環状のレゾルバステータ202とを備えている。レゾルバロータ201およびレゾルバステータ202は、シフトセレクト軸15と同心に配置されている。そのため、シフトセレクト軸15と、レゾルバステータ202と、レゾルバロータ201との軸方向、径方向、および周方向はそれぞれ互いに一致している。
レゾルバ200はたとえばリラクタンス型のレゾルバからなり、レゾルバステータ202に対するレゾルバロータ201の相対回転角度を検出することができる。すなわち、レゾルバロータ201とレゾルバステータ202とが接触しないので、レゾルバ200によりシフトセレクト軸15の回転位置を非接触で検出することができる。
レゾルバロータ201は、レゾルバステータ202により取り囲まれて磁気回路を形成する。レゾルバロータ201の外周201aには、レゾルバロータ201の軸方向に沿う回転位置検出用の複数の突条203が、周方向に互いに略等しい間隔を隔てて配置されている。外周201aの全体が、位置検出用領域として機能している。レゾルバロータ201の内周201bは、シフトセレクト軸15の外周に外嵌固定されている。
レゾルバロータ201は、レゾルバステータ202により取り囲まれて磁気回路を形成する。レゾルバロータ201の外周201aには、レゾルバロータ201の軸方向に沿う回転位置検出用の複数の突条203が、周方向に互いに略等しい間隔を隔てて配置されている。外周201aの全体が、位置検出用領域として機能している。レゾルバロータ201の内周201bは、シフトセレクト軸15の外周に外嵌固定されている。
レゾルバステータ202は、ハウジング22のたとえば第1の軸ホルダ113(図2参照)に固定用治具(図示しない)を介して固定されている。レゾルバステータ202は、コイルが巻かれた複数のコアを有する。複数のコアが環状に配置されている。
レゾルバステータ202の検出出力は、ECU88(Electronic Control Unit:電子制御ユニット、制御手段、回転位置検出装置)に入力される。ECU88は、このレゾルバステータ202の検出出力に基づいて、シフトセレクト軸15の回転位置を検出する。ECU88は、変速機駆動装置3内に収容されていてもよいし、変速機2内に設けられていてもよい。
レゾルバステータ202の検出出力は、ECU88(Electronic Control Unit:電子制御ユニット、制御手段、回転位置検出装置)に入力される。ECU88は、このレゾルバステータ202の検出出力に基づいて、シフトセレクト軸15の回転位置を検出する。ECU88は、変速機駆動装置3内に収容されていてもよいし、変速機2内に設けられていてもよい。
車両のシフトノブ93が操作されると、シフトノブ93の操作検出センサからの信号が、ECU88(Electronic Control Unit:電子制御ユニット)に与えられる。ECU88は、モータドライバ(図示しない)を介して電動モータ23を駆動制御する。また、ECU88はリレー回路(図示しない)を介して第1および第2電磁クラッチ43,45を駆動制御する。
図5は、レゾルバロータ201と、レゾルバステータ202との間の位置関係を概略的に示す断面図である。図5(a)はシフトセレクト軸15が第1セレクト位置にある状態を、図5(b)はシフトセレクト軸15が第2位置にある状態を、図5(c)はシフトセレクト軸15が第3位置にある状態をそれぞれ示す。
第1、第2および第3セレクト位置は、シフトセレクト軸15の軸方向M4に沿って並んでいる。シフトセレクト軸15が第1セレクト位置にあるときは、電動アクチュエータ21のハウジング22からのシフトセレクト軸15の出没量が最も多く、シフトセレクト軸15が第3セレクト位置にあるときは、電動アクチュエータ21のハウジング22からのシフトセレクト軸15の出没量が最も少ない。また、第2セレクト位置は、第1セレクト位置と第3セレクト位置との間の中間位置である。シフトセレクト軸15の軸方向M4にレゾルバロータ201が同行移動する。
第1、第2および第3セレクト位置は、シフトセレクト軸15の軸方向M4に沿って並んでいる。シフトセレクト軸15が第1セレクト位置にあるときは、電動アクチュエータ21のハウジング22からのシフトセレクト軸15の出没量が最も多く、シフトセレクト軸15が第3セレクト位置にあるときは、電動アクチュエータ21のハウジング22からのシフトセレクト軸15の出没量が最も少ない。また、第2セレクト位置は、第1セレクト位置と第3セレクト位置との間の中間位置である。シフトセレクト軸15の軸方向M4にレゾルバロータ201が同行移動する。
シフトセレクト軸15が第1セレクト位置、第2セレクト位置および第3セレクト位置のいずれに位置する場合であっても、レゾルバステータ202の内周の全域が、レゾルバロータ201の外周201aに径方向に対向している。言い換えれば、中心軸線17に直交する方向に関してレゾルバロータ201およびレゾルバステータ202が重複している。また、シフトセレクト軸15がいずれの位置にあっても、レゾルバロータ201の外201aにおけるレゾルバステータ202内周に対向する部分の面積は変化せず、そのため、レゾルバロータ201の外周201aにおける磁気回路を形成する部分の大きさも変化しない。そして、シフトセレクト軸15がいずれのセレクト位置に位置する場合であっても、レゾルバステータ202に対するレゾルバロータ201の相対回転角度を検出することができる。
以上のようにこの実施形態によれば、シフトセレクト軸15にレゾルバロータ201が固定されているので、シフトセレクト軸15とレゾルバロータ201とが一体的に回転する。したがって、シフトセレクト軸15とレゾルバロータ201との間に回転方向のずれが生じない。また、略円筒状のレゾルバロータ201がシフトセレクト軸15の軸方向M4に沿う長尺に形成されているので、シフトセレクト軸15が第1セレクト位置、第2セレクト位置および第3セレクト位置のいずれに位置していても、レゾルバステータ202の内周全域がレゾルバロータ201の外周201aと対向する。すなわち、シフトセレクト軸15がいずれのセレクト位置に位置する場合であっても、レゾルバステータ202に対するレゾルバロータ201の相対回転角度を検出することができる。これにより、シフトセレクト軸15がいずれのセレクト位置に位置していても、シフトセレクト軸15の回転位置を精度良く検出することができる。そして、非接触式の回転角度手段であるレゾルバ200を用いるので、シフトセレクト軸15とレゾルバ200との間にバックラッシの発生はないから、シフトセレクト軸15の回転位置を、より一層高精度に検出することができる。これにより、シフトセレクト軸15がいずれのセレクト位置に位置していても、変速機2のシフト動作を高精度で実現することができる。
図6は、本発明の他の実施形態に係る回転位置検出装置が組み込まれた変速装置の要部構成を示す断面図である。
この実施形態において、図1〜図5に示された各部に対応する部分には、図1〜図5と同一の参照符号を付して示し、説明を省略する。
この実施形態では、図1〜図5に示す実施形態と異なり、回転位置検出手段として、磁気式エンコーダ装置300を採用している。この実施形態では、磁気式エンコーダ装置300とECU88とによって回転位置検出装置が構成されている。図7は、図6に示す磁気式エンコーダ装置300の要部の構成を模式的に示す図である。
この実施形態において、図1〜図5に示された各部に対応する部分には、図1〜図5と同一の参照符号を付して示し、説明を省略する。
この実施形態では、図1〜図5に示す実施形態と異なり、回転位置検出手段として、磁気式エンコーダ装置300を採用している。この実施形態では、磁気式エンコーダ装置300とECU88とによって回転位置検出装置が構成されている。図7は、図6に示す磁気式エンコーダ装置300の要部の構成を模式的に示す図である。
図6および図7に示すように、磁気式エンコーダ装置300は、シフトセレクト軸15の外周に外嵌固定された検出用ロータとしての円筒状の筒状磁性体(磁性体)301と、筒状磁性体301の回転半径方向の外方に配置された磁界検出素子としてのホール素子302とを備え、電動アクチュエータ21のハウジング22外に配置されている。
筒状磁性体301は、シフトセレクト軸15と同心に配置されている。図7に示すように、筒状磁性体301には、N極に着磁された複数(たとえば2つ)のN極部とS極に着磁された複数(たとえば2つ)のS極部とが周方向に交互に設けられている。各N極部と各S極部との周方向長さはほぼ等しい。筒状磁性体301の外周301aに微小間隔を空けて、ホール素子302が対向配置されている。筒状磁性体301が中心軸線17まわりに回転すると、静止状態にあるホール素子302に磁界の変化が生じる。ホール素子302の検出出力は、ECU88に入力される。ECU88は、このホール素子302の検出出力に基づいて、シフトセレクト軸15の回転位置を検出する。
筒状磁性体301は、シフトセレクト軸15と同心に配置されている。図7に示すように、筒状磁性体301には、N極に着磁された複数(たとえば2つ)のN極部とS極に着磁された複数(たとえば2つ)のS極部とが周方向に交互に設けられている。各N極部と各S極部との周方向長さはほぼ等しい。筒状磁性体301の外周301aに微小間隔を空けて、ホール素子302が対向配置されている。筒状磁性体301が中心軸線17まわりに回転すると、静止状態にあるホール素子302に磁界の変化が生じる。ホール素子302の検出出力は、ECU88に入力される。ECU88は、このホール素子302の検出出力に基づいて、シフトセレクト軸15の回転位置を検出する。
シフトセレクト軸15の軸方向M4移動に、筒状磁性体301が同行移動する。シフトセレクト軸15が第1セレクト位置、第2セレクト位置および第3セレクト位置のいずれに位置する場合であっても、ホール素子302が、筒状磁性体301の外周301aに径方向に対向する。言い換えれば、中心軸線17に直交する方向に関して筒状磁性体301およびホール素子302が重複している。そのため、シフトセレクト軸15がいずれのセレクト位置に位置する場合であっても、ホール素子302に対する筒状磁性体301の相対回転角度を検出することができる。
以上のようにこの実施形態によれば、シフトセレクト軸15に筒状磁性体301が固定されているので、シフトセレクト軸15と筒状磁性体301とが一体的に回転する。したがって、シフトセレクト軸15と筒状磁性体301との間に回転方向のずれが生じない。また、略円筒状の筒状磁性体301がシフトセレクト軸15の軸方向M4に沿う長尺に形成されているので、シフトセレクト軸15が第1セレクト位置、第2セレクト位置および第3セレクト位置のいずれに位置していても、ホール素子302の内周全域が筒状磁性体301の外周301aと対向する。すなわち、シフトセレクト軸15がいずれのセレクト位置に位置する場合であっても、ホール素子302に対する筒状磁性体301の相対回転角度を検出することができる。これにより、シフトセレクト軸15がいずれのセレクト位置に位置していても、シフトセレクト軸15の回転位置を精度良く検出することができる。そして、非接触式の回転角度手段である磁気式エンコーダ装置300を用いるので、シフトセレクト軸15と磁気式エンコーダ装置300との間にバックラッシの発生はないから、シフトセレクト軸15の回転位置を、より一層高精度に検出することができる。これにより、シフトセレクト軸15がいずれのセレクト位置に位置していても、変速機2のシフト動作を高精度で実現することができる。
以上、この発明の2つの実施形態について説明したが、この発明は他の形態でも実施することができる。
レゾルバステータ202やホール素子302が、それぞれハウジング22によって固定支持されているとして説明したが、これらの検出部202,302がその他の固定部材によって固定支持されていてもよい。
レゾルバステータ202やホール素子302が、それぞれハウジング22によって固定支持されているとして説明したが、これらの検出部202,302がその他の固定部材によって固定支持されていてもよい。
また、レゾルバ200や磁気式エンコーダ装置300は、電動アクチュエータ21のハウジング22外に配置された構成に限られず、電動アクチュエータ21のハウジング22内に収容されていてもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
3…変速機駆動装置、15…シフトセレクト軸、17…中心軸線、88…ECU(制御手段、回転位置検出装置)、200…レゾルバ(回転位置検出装置)、201…レゾルバロータ、202…レゾルバステータ、300…磁気式エンコーダ(回転位置検出装置)、301…筒状磁性体(磁性体)、302…ホール素子、M4…軸方向
Claims (4)
- 中心軸線を有し、この中心軸線まわりの回転によりシフト動作し、複数のセレクト位置の間の軸方向移動によりセレクト動作をするシフトセレクト軸の回転位置を検出するための回転位置検出装置であって、
前記シフトセレクト軸に外嵌固定された環状の検出ロータと、回転半径方向に関して前記検出ロータの外側の位置で固定部材に固定的に保持された検出部とを有し、
前記シフトセレクト軸が前記複数のセレクト位置のいずれに位置する場合でも、前記中心軸線に直交する方向に関して前記検出ロータおよび前記検出部が重複するように、前記検出ロータおよび前記検出部の一方が前記シフトセレクト軸の軸方向に沿う長手に形成されており、
前記検出部に対し、前記中心軸線に直交する方向に関して当該検出部に重複する前記検出ロータが回転する回転角を検出する回転位置検出装置。 - 前記検出ロータは円筒状のレゾルバロータを含み、
前記検出部は前記レゾルバロータの外周を取り囲んで設けられた環状のレゾルバステータを含む、請求項1記載の回転位置検出装置。 - 前記検出ロータは円筒状の磁性体を含み、
前記検出部はホール素子を含む、請求項1記載の回転位置検出装置。 - 中心軸線まわりに回転可能に設けられ、かつ複数のセレクト位置の間の軸方向移動によりセレクト動作をするシフトセレクト軸と、
前記請求項1〜3のいずれか一項に記載の回転位置検出装置と、
前記回転位置検出装置により検出された前記シフトセレクト軸の回転位置に基づいて、当該シフトセレクト軸を回転制御する制御手段とを含む、変速機駆動装置。
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JP2011061042A JP2012197825A (ja) | 2011-03-18 | 2011-03-18 | 回転位置検出装置およびそれを備えた変速機駆動装置 |
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JP2011061042A Withdrawn JP2012197825A (ja) | 2011-03-18 | 2011-03-18 | 回転位置検出装置およびそれを備えた変速機駆動装置 |
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