JP2014114907A - ラチェット機構及びそれを備えた変速切換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】環状部材に挿入された回転部材の該環状部材に対する許容側への相対回転が許容されるとともに、規制側への回転が規制されるラチェット機構及びそれを備えた変速切換装置であって、上記許容側への相対回転量を正確且つ安価に検出することを課題とする。
【解決手段】回転部材２８の外周面と、環状部材３１の内周面の一方側において周方向に所定間隔毎に複数形成されたラチェット溝５７と、前記外周面と内周面の他方側に揺動可能支持されて該揺動によりラチェット溝５７と係脱するラチェット爪５６と、ラチェット爪５６をラチェット溝５７との係合側に付勢する付勢手段５８と、上記許容側への回転部材２８の回転によってラチェット爪５６が付勢手段５８の付勢力に抗して係合解除側に揺動されていることを検出するように該ラチェット爪５６側に配置された検出スイッチとを備えている。
【選択図】図９

Description

この発明は、ラチェット機構及びそれを備えた変速切換装置に関する。

回転部材の外周面が挿入される環状部材の内周面と、該回転部材の外周との間に形成されて該回転部材の環状部材に対する一方側への相対回転を許容するとともに他方側のへ相対回転を規制するラチェット機構が従来公知である（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１２−７５２８号公報（図３）

上記文献のラチェット機構では、環状部材に対する回転部材の許容側への相対回転量を取得するためには、回転部材の回転を検出するエンコーダ等からなる回転センサを用いることが一般的である。

しかし、ラチェット機構を構成するラチェット爪が、係合するラチェット溝内で移動する範囲内で、回転部材が規制側にも回転する場合があり、エンコーダ等よりなる回転センサは単体では方向の識別ができないため、回転部材の許容側への相対回転量を正確に取得することが困難な場合がある。
また、回転センサを２つ用いれば、回転部材の回転方向を識別することはできるが、高価な回転センサを２つ用いると、コストの面でのデメリットが大きい。

本発明は、環状部材に挿入された回転部材の該環状部材に対する許容側への相対回転が許容されるとともに、規制側への回転が規制されるラチェット機構及びそれを備えた変速切換装置であって、上記許容側への相対回転量を正確且つ安価に検出することを課題とする。

本発明のラチェット機構は、回転部材の外周面が挿入される環状部材の内周面と、該回転部材の外周との間に形成されて該回転部材の環状部材に対する一方側への相対回転を許容するとともに他方側のへ相対回転を規制するラチェット機構であって、前記外周面と内周面の一方側において周方向に所定間隔毎に複数形成されたラチェット溝と、前記外周面と内周面の他方側に揺動可能支持されて該揺動によりラチェット溝と係脱するラチェット爪と、ラチェット爪をラチェット溝との係合側に付勢する付勢手段と、上記許容側への回転部材の回転によってラチェット爪が付勢手段の付勢力に抗して係合解除側に揺動されていることを検出するように該ラチェット爪側に配置された検出スイッチとを備えたことを特徴とする。

上記構成としたことで、検出スイッチが上記係合解除側への揺動を１回検知するたびに、ラチェット爪が係合していた前のラチェット溝から、該ラチェット溝と隣接する次のラチェット溝に移動したことを正確に検出できるとともに、このような検出スイッチは、回転センサと比べて安価である。このため、回転部材の該環状部材に対する許容側への相対回転量を正確且つダイレクトに低コストで検出可能になる。この他、検出スイッチを、ラチェット爪側に配置するのみでよいため。ラチェット爪やラチェット溝を新たに設計する必要はなく、既存のものをそのまま用いることが可能である。

検出スイッチは、スイッチ本体と、ラチェット爪と接当した状態で係合側と係合解除側の両方向に進退作動する検出体と、検出体を進出方向に付勢する弾性部材と、検出体の進退作動を検出するスイッチ部とを有し、該検出スイッチによって前記付勢手段を構成したものとしてもよい。

ラチェット爪を収容する収容スペースと、該収容スペースと連通して検出スイッチを収容する付勢スペースとを、回転部材又は環状部材に形成したものとしてもよい。

本発明の変速切換装置は、上記ラチェット機構を備えた変速切換装置であって、前記回転部材が筒状部材であり、筒状部材の内周側に同一軸心となるように挿入された駆動軸と、該駆動軸を回転駆動させるモータと、該駆動軸を一方向に回転させた場合には、駆動軸と筒状部材が上記許容側に一体的に回転するとともに、駆動軸を他方向に回転させた場合には、ラチェット爪とラチェット溝との係合によって筒状部材が環状部材に係止され且つ筒状部材に対して駆動軸が相対回転するように、該筒状部材の内周と、駆動軸の外周との間に設けられたワンウェイクラッチと、トランスミッションの変速切換を行う複数のシフト部材の何れかと係合し且つ係合するシフト部材が筒状部材の回転によって切換えられるように該筒状部材の外周側に一体的に設けられた係合片と、筒状部材に対する駆動軸の相対回転によって係合片に係合したシフト部材を変速切換作動させる作動手段とを備えたことを特徴としている。

検出スイッチが上記係合解除側への揺動を１回検知するたびに、ラチェット爪が係合していた前のラチェット溝から、該ラチェット溝と隣接する次のラチェット溝に移動したことを正確に検出できるとともに、このような検出スイッチは、回転センサと比べて安価である。このため、回転部材の該環状部材に対する許容側への相対回転量を正確且つダイレクトに低コストで検出可能になる。この他、検出スイッチを、ラチェット爪側に配置するのみでよいため。ラチェット爪やラチェット溝を新たに設計する必要はなく、既存のものをそのまま用いることが可能である。

本発明を適用した駆動装置の伝動系統図である。 シフト部材の要部斜視図である。 変速切換装置の要部斜視図である。 図３のＡ矢視図である。 図４のＢ−Ｂ断面図である。 図５のＣ−Ｃ断面図である。 図５のＤ−Ｄ断面図である。 ガイド溝の形状を示す展開図である。 （Ａ）は規制状態のラチェット機構の要部断面図であり、（Ｂ）は許容状態のラチェット機構の要部断面図である。 検出スイッチの内部構造を示す断面図である。 （Ａ）は動力接続状態のワンウェイクラッチの要部断面図であり、（Ｂ）は動力切断状態のワンウェイクラッチの要部断面図である。 制御部のブロック図である。 図９に示すラチェット機能の他の実施形態を示す断面図である。

図１は、本発明を適用した駆動装置の伝動系統図である。同図に示す駆動装置１は、エンジン（内燃機関）２と、エンジン２の動力を駆動輪３に変速して伝動するトランスミッション（伝動機構）４とを備えている。この駆動装置１は、二輪車と四輪車の両方に適用可能であり、図示する例では、ＦＦ型の四輪車に適用している。

このトランスミッション４は、エンジン２の動力が出力されるエンジン出力軸であるクランク軸６の動力が主クラッチ７を介して断続可能に伝動され且つクランク軸６と同一軸心となる入力軸である主軸８と、主軸８と平行に配置された出力軸であるカウンタ軸９と、該カウンタ軸９と前記主軸８との間に設けられ且つ主軸８の動力をカウンタ軸９に変速して伝動する走行変速機構１１とを備えている。

カウンタ軸９には、該カウンタ軸９の同調回転（具体的には一体回転）する駆動ギア１２が設けられ、駆動ギヤ１２の回転動力が差動装置１３のリングギヤ１３ａに伝動され、リングギヤ１３ａに伝動された動力は、差動装置１３を介して、左右の駆動輪３，３（具体的には、前輪）に伝動される。

また、主クラッチ７は、アクチュエータ等からなる断続手段１４によって、断続作動し、主クラッチ７の接続時には、クランク軸６から主軸８に動力が伝動される一方で、主クラッチ７の切断時には、クランク軸６から主軸８への動力伝動が遮断される。

上記走行変速機構１１は、主軸８に同調回転（具体的には一体回転）するように設けられた第１入力ギヤ１６Ａ及び第２入力ギヤ１６Ｂと、図示しないベアリング等を介して主軸８に相対回転可能（具体的には遊転自在）に支持された第３入力ギヤ１６Ｃ及び第４入力ギヤ１６Ｄと、図示しないベアリング等を介して主軸８に相対回転可能（具体的には遊転自在）に支持された第５入力ギヤ１６Ｅ及び逆転入力ギヤ１６Ｆと、図示しないベアリング等を介してカウンタ軸９に相対回転可能（具体的には遊転自在）に支持された第１出力ギヤ１７Ａ及び第２出力ギヤ１７Ｂと、カウンタ軸９に同調回転（具体的には一体回転）するように設けられた第３出力ギヤ１７Ｃ及び第４出力ギヤ１７Ｄと、カウンタ軸９に同調回転（具体的には一体回転）するように設けられた第５出力ギヤ１７Ｅ及び逆転出力ギヤ１７Ｆとを備えている。

第１〜５の入力ギヤ１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ，１６Ｅは、主軸８の軸方向（シフト方向）の一方側（図１における右方向で、以下「高速側」）に向かって、この順序で配置され、且つ高速側に位置する入力ギヤ１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ，１６Ｅ程、その径が大きく歯数も多くなっている。逆転入力ギヤ１６Ｆは、第５入力ギヤ１６Ｅよりもさらに高速側に配置され、その径は、第１入力ギヤ１６Ａよりも小径に形成されている。ちなみに、主軸８の軸方向の一方側が上記した通り高速側になり、他方側が「低速側」になる。

第１〜５の出力ギヤ１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄ，１７Ｅは、シフト方向の高速側に向かって、この順序で配置され、且つ高速側に位置する出力ギヤ１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄ，１７Ｅ程、その径が小さく歯数も少なくなっている。逆転出力ギヤ１７Ｆは、第５出力ギヤ１７Ｅよりもさらに高速側に配置され、その径は、隣接する第５出力ギヤ１７Ｅと同程度に設定されている。

第１入力ギヤ１６Ａと第１出力ギヤ１７Ａは互いがシフト方向位置で一致して常時噛合い、第２入力ギヤ１６Ｂと第２出力ギヤ１７Ｂは互いがシフト方向位置で一致して常時噛合い、第３入力ギヤ１６Ｃと第３出力ギヤ１７Ｃは互いがシフト方向位置で一致して常時噛合い、第４入力ギヤ１６Ｄと第４出力ギヤ１７Ｄは互いがシフト方向位置で一致して常時噛合い、第５入力ギヤ１６Ｅと第５出力ギヤ１７Ｅは互いがシフト方向位置で一致して常時噛合い、逆転入力ギヤ１６Ｆと逆転出力ギヤ１７Ｆは互いがシフト方向位置で一致し且つこの２つの逆転ギヤ１６Ｆ，１７Ｆの両方と常時噛合う反転ギヤ１８によって、入力逆転ギヤ１６Ｆの動力が出力逆転ギヤ１７Ｆに伝動される。

さらに、走行変速機構１１には、第１出力ギヤ１７Ａと第２出力ギヤ１７Ｂとの間に位置するようにカウンタ軸９上に配置された同期噛合式のクラッチである低速側スリーブ１９と、第３入力ギヤ１６Ｃと第４入力ギヤ１６Ｄとの間に位置するように主軸８上に配置された同期噛合式のクラッチである中速側スリーブ２１と、第５入力ギヤ１６Ｅと逆転入力ギヤ１６Ｆとの間に位置するように主軸８上に配置された同期噛合式のクラッチである高速・逆転側スリーブ２２とがそれぞれ設けられている。

低速側スリーブ１９は、上記シフト方向であるカウンタ軸９の軸方向にスライド自在且つカウンタ軸９と相対回転するように構成されている。この低速側スリーブ１９を、シフト方向の低速側にスライド作動させると、第１出力ギヤ１７Ａと低速側スリーブ１９とが、互いの間に設けられた同期手段１９ａにより同期しながら噛合い、完全に噛合った状態では、第１出力ギヤ１７Ａとカウンタ軸９とが低速側スリーブ１９と共に同調回転（具体的には一体回転）する状態（第１状態）になる一方で、低速側スリーブ１９を、シフト方向の高速側にスライド作動させると、第２出力ギヤ１７Ｂと低速側スリーブ１９とが、互いの間に設けられた同期手段１９ｂにより同期しながら噛合い、完全に噛合った状態では、第２出力ギヤ１７Ｂとカウンタ軸９とが低速側スリーブ１９と共に同調回転（具体的には一体回転）する状態（第２状態）になる。

中速側スリーブ２１は、上記シフト方向である主軸８の軸方向にスライド自在且つ主軸８と相対回転するように構成されている。この中速側スリーブ２１を、シフト方向の低速側にスライド作動させると、第３入力ギヤ１６Ｃと中速側スリーブ２１とが、互いの間に設けられた同期手段２１ａにより同期しながら噛合い、完全に噛合った状態では、第３入力ギヤ１６Ｃと主軸８とが中速側スリーブ２１と共に同調回転（具体的には一体回転）する状態（第３状態）になる一方で、中速側スリーブ２１を、シフト方向の高速側にスライド作動させると、第４入力ギヤ１７Ｄと中速側スリーブ２１とが、互いの間に設けられた同期手段２１ｂにより同期しながら噛合い、完全に噛合った状態では、第４入力ギヤ１６Ｄと主軸８とが中速側スリーブ２１と共に同調回転（具体的には一体回転）する状態（第４状態）になる。

高速・逆転側スリーブ２２は、上記シフト方向である主軸８の軸方向にスライド自在且つ主軸８と相対回転するように構成されている。この高速・逆転側スリーブ２２を、シフト方向の低速側にスライド作動させると、第５入力ギヤ１６Ｅと高速・逆転側スリーブ２２とが、互いの間に設けられた同期手段２２ａにより同期しながら噛合い、完全に噛合った状態では、第５入力ギヤ１６Ｅと主軸８とが高速・逆転側スリーブ２２と共に同調回転（具体的には一体回転）する状態（第５状態）になる一方で、高速・逆転側スリーブ２２を、シフト方向の高速側にスライド作動させると、逆転入力ギヤ１７Ｆと高速・逆転側スリーブ２２とが、互いの間に設けられた同期手段２２ｂにより同期しながら噛合い、完全に噛合った状態では、逆転入力ギヤ１６Ｆと主軸８とが高速・逆転側スリーブ２２と共に同調回転（具体的には一体回転）する状態（後進状態）になる。

ちなみに、第１〜第５の入力ギヤ１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ，１６Ｅ及び第１〜第５の出力ギヤ１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄ，１７Ｅの歯数の多少及び径の大小の関係で、第１状態→第２状態→第３状態→第４状態→第５状態の順に主軸８からカウンタ軸９に伝動される動力の回転速度が高速に設定され、これによって、このトランスミッション４は前進走行側で計５段の走行変速切換が可能に構成され、この走行変速切換えされた前進走行用の動力が駆動輪３に動力が伝動される。一方、後進状態によって、低速回転された後進走行用の動力が、駆動輪３に伝動される。

言換えると、トランスミッション４において、３つのスリーブ１９，２１，２２の全てが中立位置に位置してカウンタ軸９（駆動輪３）に動力が伝動されないニュートラル状態となるか、３つスリーブ１９，２１，２２の何れか１つのみが高速側又は低速側に作動されて動力を伝動する状態になり且つ残りの２つが中立位置に位置した動力伝動状態になる。ちなみに、このトランスミッション４の変速切換を行う際には、変速切換前に主クラッチ７を切断させて動力が主軸８に伝動されない状態にするとともに、変速切換後に再び主クラッチ７を接続状態とする。

上記３つのスリーブ１９，２１，２２には、該スリーブ１９，２１，２２をシフト方向にスライドさせるシフト部材２３，２４，２６が各別に設けられている。

図２は、シフト部材の斜視図である。各シフト部材２３，２４，２６は、シフト方向に形成され且つ該シフト方向にスライド自在にトランスミッション４のミッションケース４ａ（図１参照）側に支持されたシャフト２３ａ，２４ａ，２６ａと、シャフト２３ａ，２４ａ，２６ａの一端側に一体的に形成され且つスライド操作対象となるスリーブ１９，２１，２２の周面に凹凸係合するようにシャフト２３ａ，２４ａ，２６ａの軸方向視で円弧状に形成されたシフトフォーク２３ｂ，２４ｂ，２６ｂと、シャフト２３ａ，２４ａ，２６ａの他端寄り部分に位置してシャフト２３ａ，２４ａ，２６ａの軸方向が長手方向となり且つシャフト２３ａ，２４ａ，２６ａの径方向外側に突出する操作プレート２５，２５，２５とを備えている。各操作プレート２５の突出端側には、基端側にコの字状に窪んだ凹部２５ａが形成されている。

この駆動装置１には、シフト部材２３，２４，２６と選択的に係合し、該シフト部材２３，２４，２６を介して、３つのスリーブ１９，２１，２２をシフト方向にスライド作動させることにより、トランスミッション４の変速切換を行う変速切換装置２７（図３参照）が設けられている。

次に、図３乃至図８に基づき変速切換装置２７の構成を説明する。

図３は、変速切換装置の要部斜視図であり、図４は、図３のＡ矢視図であり、図５は、図４のＢ−Ｂ断面図であり、図６は、図５のＣ−Ｃ断面図であり、図７は、図５のＤ−Ｄ断面図である。

変速切換装置２７は、上記シフト方向に延びる円筒状に形成された筒状部材（回転部材）２８と、該筒状部材２８と同一軸心となるように上記シフト方向に形成された駆動軸２９と、筒状部材２８及び駆動軸２９の軸心を中心とする円形断面の内周面を有して上記シフト方向に連続する筒状又はリング状（図示する例ではリング状）のハウジング（環状部材）３１と、該駆動軸２９を回転駆動させる電動式のモータ３２（図１２参照）とを備えている。

上記ハウジング３１は、ミッションケース４ａ側にボルト固定され、このハウジング３１の外周面は、断面視で多角形状に形成されている他、該ハウジング３１の内周面側には、筒状部材２８の一方側端部が挿入されるとともに、駆動軸２９が挿通されている。さらに、ハウジング３１の内周面側の空間は、筒状部材２８の上記端部が挿入される小径の挿入スペース３３と、該挿入スペース３３の反対側に形成された大径の係止スペース３４とから構成されている。

上記筒状部材２８は、ハウジング３１の内周面の挿入スペース３３に一方側の端部が挿入されてハウジング３１に対するシフト方向への相対移動が規定（さらに具体的には禁止）された筒軸３６と、筒軸３６の他方側（作動側）の端部が挿入される円筒形状の作動筒３７とを有している。

筒軸３６は、ハウジング３１の挿入スペース３３に挿入される大径の挿入端部３８と、ハウジング３１からシフト方向の一方側に突出して作動筒３７を支持する小径の支持部３９と、挿入端部３８と支持部３９とを滑らか且つ一体的に接続するように挿入端部３８から支持部３９に向かって徐々に径が小さくなる接続部４１とを有している。この支持部３９の外周には、スプライン３９ａが凹凸形成されている。この他、筒軸３６の挿入端部３８側の内周径は、上記支持部３９及び接続部４１側の内周径に比べて大径に形成されている。

作動筒３７は、支持部３９よりも径が大きい筒状に形成され、この作動筒３７のハウジング３１寄りの端部には開口部４２が形成され、他端側（先端側）は全体的に開放されている。この開口部４２の内周の径は、上述した支持部３９の外周面と略同一径となり、この内周には、スプライン４２ａが凹凸形成されている。

このため、作動筒３７の開口部４２に筒軸３６の支持部３９が挿入されると、支持部３９の外周と、作動筒３７の開口部４２の内周側とがスプライン結合され、これによって、この作動筒３７は、筒軸３６と同調回転（具体的には、一体回転）する状態で、自身の軸方向（シフト方向）にスライド自在に筒軸３６に支持される。言換えると、筒状部材２８は、軸方向に伸縮自在に構成されている。

この作動筒３７の外周（筒状部材の外周）には、上述したシフト部材２３，２４，２６の操作プレート２５の凹部２５ａに凹凸係合するように径方向外側に突出して軸方向に延びるプレート状の係合片４３が、周方向に所定間隔毎に複数突出形成されている。

上記駆動軸２９は、ハウジング３１、筒軸３６及び作動筒３７の内周面側に挿通され、この駆動軸２９の両端部は、ハウジング３１の係止スペース３４側の端部と、作動筒３７の先端側とからそれぞれ突出している。この駆動軸２９の外周とハウジング３１の内周及び筒軸３６の内周との間には、互いの隙間を充填する中間スリーブ４４が介挿され、この駆動軸２９の外周面と、作動筒３７の内周面との間には、互いの隙間を充填する肉厚のガイド筒（作動手段）４６が介挿されている。

中間スリーブ４４は、ハウジング３１の係止スペース３４の内周面と駆動軸２９の外周面との間に充填収容される大径のフランジ部４４ａと、筒軸３６の挿入端部３８側の内周面と駆動軸２９の外周面との間に充填収容される中径の段部４４ｂと、筒軸３６の接続部４１及び支持部３９側の内周面と駆動軸２９の外周面との間に充填収容される小径の筒部４４ｃとを一体で有し、この中間スリーブ４４の内周には、キー溝４４ｄが軸方向に凹設されている。

ガイド筒４６における駆動軸２９の外周面と接する内周面には、軸方向に延びるキー溝４６ａが凹設される一方で、ガイド筒４６における作動筒３７の内周面と接する外周面には、周方向に環状をなして無限軌道となるように連続するガイド溝４７が凹設されている。

駆動軸２９の外周面に形成された軸方向のキー溝２９ａと、中間スリーブ４４及びガイド筒４６の内周側のキー溝４４ｄ，４６ａとを、駆動軸２９の軸回り位置で一致させ、互いの空間を連接させ、この連接された空間にキー４８を嵌合して挿入することにより、駆動軸２９と中間スリーブ４４とガイド筒４６とが常時同調回転（具体的には一体回転）する状態になる。

この他、中間スリーブ４４とガイド筒４６とは互いに端部同士が接当し、この中間スリーブ４４及びガイド筒４６を、スライド方向の両側に挟むように配置される一対の係止リング４９，５１によって、該中間スリーブ４４及びガイド筒４６の駆動軸２９に対するシフト方向へのスライドが規制（具体的には禁止）される。

また、前記ガイド溝４７には、作動筒３７の外周面から内周面側に向かって挿通されたガイドピン５２が係合挿入されている。作動筒３７に対してガイド筒４６（駆動軸２９）が相対的に回転すると、ガイドピン５２のガイド溝４７での位置が変位し、この変位によって、作動筒３７がガイド筒４６及び駆動軸２９（ハウジング３１）に対してシフト方向に摺動され、筒状部材２８が伸縮作動する。言換えると、ガイド筒４６の作動筒３７に対する相対的な回転位置に応じて、作動筒３７の駆動軸２９（ハウジング３１）に対するシフト方向での相対的なスライド位置（該筒状部材２８の伸縮量）が予め定めることが可能になる。ガイド溝４７の形状については、後述する。

そして、この変速切換装置２７におけるハウジング３１の内周面と筒状部材２８の外周面との間（さらに具体的には、ハウジング３１の挿入スペース３３の内周面と、筒軸３６の挿入端部３８の外周面との間）には、筒状部材２８のハウジング３１に対する一方側への相対回転を許容するとともに、他方側への相対回転を規制（具体的には禁止）するラチェット機構５３が設けられている。

すなわち、上記一方側が、筒状部材２８のハウジング３１に対する回転を許容する許容側となり、上記他方側が、筒状部材２８のハウジング３１に対する回転を規制する規制側となり、筒状部材２８が許容側に回転している状態が許容状態になり、筒状部材２８が規制側に回転している状態が規制状態になる。

また、筒状部材２８の内周と駆動軸２９の外周との間（さらに具体的には筒軸３６の挿入端部３８の内周面と、中間スリーブ４４の段部４４ｂの外周面との間）には、駆動軸２９の一方向への回転時に筒状部材２８を該駆動軸２９と同調回転（具体的には一体回転）させる動力接続状態とするとともに、駆動軸２９の他方向への回転時に駆動軸２９を筒状部材２８に対して相対回転（空転）させる動力切断状態とするワンウェイクラッチ５４が設けられている。

すなわち、上記一方向は、ワンウェイクラッチ５４が駆動軸２９から筒状部材２８の回転動力を伝動して両者を一体回転させる接続方向となり、上記他方向は、ワンウェイクラッチ５４が駆動軸２９から筒状部材２８への動力を切断して駆動軸２９を筒状部材２８に対して空転させる切断方向となる。

そして、接続方向と許容側とは同一の回転方向である選択方向に設定されるとともに、切断方向と規制側とは同一の回転方向である変速方向に設定され、具体的には、選択方向が図６における時計回り（同図の矢印ａ方向）になり、変速方向が同図における反時計回り（同図の矢印ｂ方向）になる。

以上により、変速切換装置２７では、モータ３２によって駆動軸２９を選択方向に回転させると、ラチェット機構５３が許容状態で且つワンウェイクラッチ５４が動力接続状態となり、筒状部材２８及び係合片４３が駆動軸２９とともに選択方向に一体回転され、対象となる一の係合片４３を、何れかのシフト部材２３，２４，２６の操作プレート２５の凹部２５ａに凹凸係合させるかを選択するセレクト動作が行われる。

一方、モータ３２によって駆動軸２９を変速方向に回転させると、ラチェット機構５３が規制状態で且つワンウェイクラッチ５４が動力切断状態となり、筒状部材２８の回転がハウジング３１の内周側で規制され、筒状部材２８（具体的には、作動筒３７）に対して駆動軸２９が相対的に上記選択方向に回転し、作動筒３７が、シフト方向にスライド移動（筒状部材２８が伸縮作動）し、その時点で作動筒３７の係合片４３と係合しているシフト部材２３，２４，２６がシフト方向にスライドされてトランスミッション４の変速切換が行われるシフト動作が実行される。

言換えると、ガイド筒４６は、筒状部材２８に対する駆動軸２９の相対回転によって係合片４３に係合したシフト部材２３，２４，２６を変速切換作動させる作動手段となる。

図８は、ガイド溝の形状を示す展開図である。ガイド溝４７は、始端部４７ａと終端部４７ｂとが同一位置に位置した無限軌道の環状に形成され、この始端部４７ａ及び終端部４７ｂにガイドピン５２が位置している場合には、作動筒３７が係合しているシフト部材２３，２４，２６をニュートラル位置に作動させている状態となる。

さらに詳しく説明すると、ガイド溝４７の始端部４７ａから終端部４７ｂに至る範囲には、作動筒３７を介して係合したシフト部材２３，２４，２６をシフト方向の低速側に位置させた状態とする低速操作部４７ｃと、作動筒３７を介して係合したシフト部材２３，２４，２６をシフト方向のニュートラル位置させた状態とする中立操作部４７ｄと、作動筒３７を介して係合したシフト部材２３，２４，２６をシフト方向の高速側に位置させた状態とする高速操作部４７ｅとが、この順序で、並列配置されている。

ちなみに、低速操作部４７ｃ及び高速操作部４７は、作動筒３７の回転中も、所定時間分、同一位置にシフト部材２３，２４，２６を保持するようにガイド筒４６の周方向に所定長さを有している。

始端部４７ａから低速操作部４７ｃに至る範囲には、シフト部材２３，２４，２６をニュートラル位置から低速側に向かって徐々に変位させる低速切換領域４７ｆと、急激に低速側に変位させる急速低速切換境域４７ｇとがこの順序で並べられている。また、低速操作部４７ｃから中立操作部４７ｄに至る範囲は、シフト部材２３，２４，２６を低速側からニュートラル位置に向かって急激に変位させる低速側中立切換境域４７ｈからなる。

中立操作部４７ｄから高速操作部４７ｅに至る範囲には、シフト部材２３，２４，２６をニュートラル位置から高速側に向かって徐々に変位させる高速切換領域４７ｉと、急激に低速側に変位させる急速高速切換境域４７ｊとがこの順序で並べられている。また、高速操作部４７ｅから終端４７ｂ部に至る範囲は、シフト部材２３，２４，２６を高速側からニュートラル位置に向かって急激に変位させる高速側中立切換境域４７ｋからなる。以上のようなガイド溝４７の形状によって、シフト部材２３，２４，２６の切換がスムーズ且つ良好なフィーリングで行われる。

次に、図５，図６，図９及び図１０に基づきラチェット機構５３の構成を詳述する。

図９（Ａ）は規制状態のラチェット機構の要部断面図であり、（Ｂ）は許容状態のラチェット機構の断面図であり、図１０は検出スイッチの内部構造を示す断面図である。ラチェット機構５３は、筒状部材２８における筒軸３６の挿入端部３８の外周面と、ハウジング３１における挿入スペース３３の内周面との一方側である溝側周面（具体的には、筒状部材２８の外周面）に凹設されたラチェット溝５７と、他方側である爪側周面（具体的には、ウジング３１の内周面）に揺動可能に支持され且つ該揺動によってラチェット溝５７と係脱するラチェット爪５６と、ラチェット爪５６を係合方向である溝側周面に向かって弾性的に付勢する付勢部材５８とを備えている。

上記ラチェット溝５７は、溝側周面の周方向に満遍なく所定間隔毎（等間隔毎）に複数形成されている。

ラチェット溝５７は、爪側周面から離間する側に向かって窪んでいる。このラチェット溝５７の底側には、上記筒状部材２８のハウジング３１に対する許容側（図９（Ｂ）における矢印ａ方向）への相対回転時にラチェット爪５６が溝側周面を移動する方向である許容方向（上記矢印ａ方向と反対側の回転方向）に向かって溝深さを次第に浅くさせる傾斜部５９が形成される。

また、このラチェット溝５７において、筒状部材２８のハウジング３１の規制側（同図（Ａ）における矢印ｂ方向）への相対回転時、ラチェット爪５６が溝側周面を移動する方向である規制方向（上記矢印ｂ方向と反対側の回転方向）側の端部は、底側から爪側周面の径方向に切立つ係止部６１になる。

さらに、傾斜部５９は、規制方向側端部の急傾斜５９ａと、中途側及び許容方向側端部の緩傾斜５９ｂとによって構成されている。この緩傾斜５１ｂと急傾斜５１ａによって、該傾斜部５９は、全体として、爪側周面に山形に盛上がったへの字状に形成されている。そして、ラチェット溝５７を構成する係止部６１及び傾斜部５９と、隣接するラチェット溝５９の間に形成されて溝側周面の一部を構成する円弧部６２とが、この順序で、繰り返されて連続している。

上記ラチェット爪５６は、上記係脱方向への揺動の支点Ｓを中心とする円弧状の外縁を有する支持部５６ａと、支持部５６ａの円弧状の外縁から接線方向に延びる一対の外縁を有し且つ該外縁が先端側に向かって互いに楔状に近づく作動部５６ｂと、作動部５６ｂの先端部からフック状に屈曲して溝側周面（係合側）に突出する突出部５６ｃとを一体で有している。突出部５６ｃの突出端側は丸みを帯びた円弧状に形成されている。

このラチェット爪５６は、該ラチェット爪５６が設置されている側の部材である筒状部材２８又はハウジング３１（図示する例では、ハウジング３１）に穿設された収容溝（収容スペース）３１ａに収容支持されている。この収容溝３１ａは爪側周面に凹設され、この収容溝３１ａは、溝側周面から離間する方向に窪むとともに、溝側周面に接する側が開放されている。

収容溝３１ａの底側には、ラチェット爪５６の支持部５６ａの外縁に沿う円弧状に成形され、この収容溝３１ａの円弧状の底側に、上記ラチェット爪５６の支持部５６ａが嵌合して収容支持される。これによって、このラチェット爪５６は、支点Ｓを中心として係脱方向に揺動自在に収容溝３１ａに収容支持され、該係脱方向への揺動により、ラチェット爪５６の作動部５６ｂ及び突出部５６ｃは、収容溝３１ａの開放端を介して、溝側周面に対して進退作動する。

上記付勢部材５８は、収容溝３１ａの開放端側内面に凹設された溝状の付勢スペース３１ｂに嵌合収容され、該付勢スペース３１ｂは、このようにして収容溝３１ａ側に開放される他、爪側周面側にも開放されている。そして、この付勢スペース３１ｂと収容溝３１ａとは、全体として屈曲部分が溝側周面側に突出したくの字状の空間が形成されている。

この付勢部材５８は検出スイッチから構成され、この検出スイッチ５８の軸方向は、付勢スペース３１ｂの長手方向（検出方向，付勢方向）に向けられ、先端側が収容溝３１ａの開放端側に向けられている。

検出スイッチ５８の具体的構成を説明すると、この検出スイッチ５８は、検出方向に延びる円筒状のスイッチ本体５８ａと、スイッチ本体５８ａの内周側に基端側が収容されてスイッチ本体５８ａと同一軸心となる円柱状の検出体５８ｂと、スイッチ本体５８ａ内における底面と検出体５８ｂとの間に設置されて検出体５８ｂをスイッチ本体５８ａから突出する方向に弾性的に付勢する圧縮スプリング（弾性部材）５８ｃと、スイッチ本体５８ａ内における底面と検出体５８ｂとの間に設置されたスイッチ部５８ｄとを備えている。

スイッチ本体５８ａは、付勢スペース３１ｂの奥側の径大な部分に嵌合収容された状態で固定される。

検出体５８ｂは、突出側端が半球状に形成され、収容溝３１ａ側に突出して進出した進出姿勢（図９（Ａ）参照）と、付勢スペース３１ｂ側に収容されて退避した退避姿勢（同図（Ｂ）参照）とに姿勢切換可能に構成されている。

検出体５８ｂは、上述の圧縮スプリング５８ｃによって、進出姿勢側に常時、弾性的に付勢されており、この弾性付勢によって、検出体５８ｂの先端側と、ラチェット爪５６の作動部５６ｂとの接当が維持され、該ラチェット爪５６がラチェット溝５７との係合側である溝側周面に向かって弾性的に付勢される。

スイッチ部５８ｄは、検出体５８ｂの退避姿勢と進出姿勢の切換を入切作動によって検出するように構成されている。具体的には、検出体５８ｂの退避姿勢と進出姿勢の一方（具体的には退避姿勢）に切換えられている場合にスイッチ部５８ｄがＯＮ作動するとともに、他方（具体的には進出姿勢）に切換えられている場合にスイッチ部５８ｄがＯＦＦ作動する。

以上のように構成されるラチェット機構５３では、筒状部材２８を規制側に回転させると、ラチェット爪５６がラチェット溝５７に凹凸係合し、該ラチェット爪５６の突出部５６ｃがラチェット溝５７の傾斜部５９の急傾斜５９ａと係止部６１との間の楔状の空間に嵌まった状態で、該突出部５６ｃが係止部６１に接当して係止され、筒状部材２８のハウジング３１の規制側への相対回転が規制される。

また、ラチェット爪５６がラチェット溝５７の係止部６１に係止された状態で、筒状部材２８をハウジング３１に対して許容側に回転させると、ラチェット爪５６の突出部５６ｃの突出端側がラチェット溝５７の傾斜部５９に接当した状態で該傾斜部５９を上記許容方向に移動し、この傾斜部５９の傾斜によって、ラチェット爪５６が検出スイッチ５８の付勢力に抗して係合解除側に揺動作動し、円弧部６２に達する。

このようにしてラチェット爪５６がラチェット溝５７を越えて円弧部６２に達すると、ラチェット爪５６が退避作動し、検出体５８ｂが退避姿勢に切換えられ、この検出体５８ｂの進出姿勢から退避姿勢への切換が検出スイッチ５８の検出部５８ｄによって検出される。

そして、さらに、筒状部材２８をハウジング３１に対して許容側に回転させると、該ラチェット溝５７に上記許容方向で隣接する次のラチェット溝５７側にラチェット爪５６が移動し、検出スイッチ５８の付勢力によって、該ラチェット爪５６が再び進出作動して該次のラチェット溝５７に係止され、検出体５８ｂが退避姿勢から進出姿勢に切換えられ、検出部５８ｄによって、この姿勢切換が検出される。

すなわち、この検出スイッチ５８のＯＮからＯＦＦへの切換回数、或いはＯＦＦからＯＮへの切換回数、又はその両方を、１回として、カウントすることにより、筒状部材２８のハウジング３１に対する相対回転量をダイレクト且つ正確に低コストで取得することが可能になる。ちなみに、図示する例では、溝側周面に等間隔毎に満遍なく１２個のラチェット溝５７が凹設されているので、上記カウント１回分で、１／１２周分、回転していることが検出できる。

ところで、ラチェット爪５６がラチェット溝５７の傾斜部５９を移動している最中（検出スイッチ５６の検出体５６ｂが進出姿勢から退避姿勢に切換えられている途中）に、筒状部材２８に回転動力が伝動されないフリーな状態になった場合、ラチェット爪５６の突出部５６ｃの突出端側と、ラチェット溝５７の傾斜部５９とが接当し、検出スイッチ５８の弾性付勢力が、筒状部材２８をハウジング３１に対して規制側に回転作動させるように作用し、該ラチェット爪５６がラチェット溝５７の係止部６１に係止される位置まで、筒状部材２８がハウジング３１に対して規制側に回転される復元作動が行われる。

しかも、ラチェット溝５７の傾斜部５９は、急傾斜５９ａ及び緩傾斜５９ｂによって、規制方向側の傾斜が急となっているとともに、ラチェット爪５６の突出部５６ｃの形状によって、上記復元作動が促進される。

ちなみに、上述したようなセレクト動作を適切に行わせるため、ハウジング３１に対する筒状部材２８の回転位置は、組付け時に適切に設定する必要があり、この組付け時の位置決めも、上記復元作動によって正確且つ容易に行うことができる。

次に、図６及び図１１に基づきワンウェイクラッチ５４の構成を詳述する。

図１１（Ａ）は動力接続状態のワンウェイクラッチの要部断面図であり、（Ｂ）は動力切断状態のワンウェイクラッチの要部断面図である。ワンウェイクラッチ５４は、ラチェット機構によって構成され、このラチェット機構５４は、筒状部材２８の筒軸３６の挿入端部３８の内周面（溝側周面）に周方向に所定間隔毎（図示する例では半周毎）に複数凹設されたラチェット溝６３と、駆動軸２９と一体回転する中間スリーブ４４の段部４４ｂの外周面（爪側周面）に揺動可能に支持されて該揺動によってラチェット溝６３に対して係脱するラチェット爪６４と、ラチェット爪６４をラチェット溝６３との係合側に付勢する圧縮スプリング等の弾性部材６６とを備えている。

ラチェット溝６３の底側には、中間スリーブ４４が切断方向に回転した際に、ラチェット爪６４が溝側周面を移動する方向である空転側の端部に向かって溝深さを浅くなる傾斜面６３ａが形成されている。また、ラチェット溝６３における溝深さが最も深くなる端部には、溝側周面の径方向に沿って切立つ係止面６３ｂが形成されている。

ラチェット爪６４は、弾性部材６６の付勢力によって、ラチェット溝６３を含む溝側周面との接当状態が常時保持される。

駆動軸２９が中間スリーブ４４と共に接続方向に回転駆動されると、ラチェット爪６４がラチェット溝６３の係止面６３ｂが係止され、駆動軸２９及び中間スリーブ４４と共に筒状部材２９が一体回転する（図１１（Ａ）参照）。

一方、駆動軸２９が中間スリーブ４４と共に切断方向に回転駆動されると、ラチェット爪６４は、ラチェット溝６３の傾斜面６３ａに沿って空転側に移動して弾性部材６６の弾性力に抗して係合解除側に揺動作動し、該ラチェット爪６４が係合解除側に所定以上揺動されると、ラチェット爪６４とラチェット溝６３との係合が解除され、次のラチェット溝６３に向かってラチェット爪６４が空転側に移動する（同図（Ｂ）参照）。

さらに、駆動軸２９及び中間スリーブ４４を切断方向に回転されると、再びラチェット爪６４が上記次のラチェット溝６３側に達し、弾性部材６６の付勢力によって係合側に揺動され、該ラチェット爪６４が該次のラチェット溝６３に係合される。以下、この作動を繰返し、駆動軸２９及び中間スリーブ４４が筒状部材２８に対して空転する。

以上のように構成される変速切換装置２７は、エンジン２を制御するＥＣＵ等のマイコンからなる制御部６７（図１２参照）によって制御される。

次に、図１２に基づき制御部の構成を説明する。

図１２は、制御部のブロック図である。制御部６７の入力側には、上述した検出スイッチ５８と、駆動軸２９の回転量を検出するエンコーダ等からなる回転センサ６８とが接続されている。一方、制御部６７の出力側には、上記断続手段１４及びモータ３２が接続されている。

制御部６７は、モータ３２の回転方向を出力信号で制御し、モータ３２によって回転駆動される駆動軸２９の回転量を回転センサ６８によって取得し、ハウジング３１に対する筒状部材２８の相対回転量を検出スイッチ５８のＯＮ・ＯＦＦ切換の回数をカウントすることによって検出する。

この制御部６７は、検出スイッチ５８及び回転センサ６８の検出結果に基づいて、モータ３２を介して駆動軸２９を所定方向に所定量だけ回転駆動させることにより、適切なタイミングでセレクト動作とシフト動作を実行し、トランスミッション４を上述のようにして自動的に変速切換作動させる。

具体的には、モータ３２によって駆動軸２９を選択方向に回転駆動させるセレクト動作時、検出スイッチ５８による上記したＯＮ・ＯＦＦ切換回数のカウントによって筒状部材２８のハウジング３１に対する相対回転量を取得することにより、係合片４３を係合させるシフト部材２３、２４、２６を選択し、このセレクト動作が完了したか否かも確認する。

一方、モータ３２によって駆動軸２９を変速方向に回転駆動させるシフト動作時、回転センサ６８によって駆動軸２９の回転量を検出してガイドピン５２のガイド溝４７における位置を取得することにより、係合片４３に係合しているシフト部材２３、２４、２６の中立位置からの変位量を検知することが可能になる。

ちなみに、制御部６７は、変速作動させる場合における上述の主クラッチ７の上記断続制御を、断続手段１４を介して行う。

なお、上記回転センサ６８の代わり或いは回転センサ６８と併用して、シフト部材２３，２４，２６に作用している荷重を検出する歪みゲージを有するロードセル等の荷重センサ６９を設けてもよい。この荷重センサ６９によって検出される荷重によって、シフト部材２３，２４．２６による断続操作状態が検出できるため、これを制御部６７が取得することにより、モータ３２の駆動を制御してもよい。

次に、図１３に基づき、ラチェット機能の他の実施形態について説明する。

図１３は、図９に示すラチェット機能の他の実施形態を示す断面図である。上述の形態では、付勢部材５８として検出スイッチを用いたが、この検出スイッチの代わりに係脱方向に伸縮する圧縮スプリング等の弾性部材を用いてもよい。

４ トランスミッション
２３，２４，２６ シフト部材
２７ 変速切換装置
２８ 筒状部材（回転部材）
２９ 駆動軸
３１ ハウジング（環状部材）
３１ａ 収容溝（収容スペース）
３１ｂ 付勢スペース
３２ モータ
４３ 係合片
４６ ガイド筒（作動手段）
５３ ラチェット機構
５４ ワンウェイクラッチ
５６ ラチェット爪
５７ ラチェット溝
５８ 検出スイッチ（付勢手段，付勢部材，弾性部材，圧縮スプリング）
５８ａ スイッチ本体
５８ｂ 検出体
５８ｃ 圧縮スプリング（弾性部材）
５８ｄ スイッチ部

Claims (4)

1. 回転部材の外周面が挿入される環状部材の内周面と、該回転部材の外周との間に形成されて該回転部材の環状部材に対する一方側への相対回転を許容するとともに他方側のへ相対回転を規制するラチェット機構であって、
   前記外周面と内周面の一方側において周方向に所定間隔毎に複数形成されたラチェット溝と、
   前記外周面と内周面の他方側に揺動可能支持されて該揺動によりラチェット溝と係脱するラチェット爪と、
   ラチェット爪をラチェット溝との係合側に付勢する付勢手段と、
   上記許容側への回転部材の回転によってラチェット爪が付勢手段の付勢力に抗して係合解除側に揺動されていることを検出するように該ラチェット爪側に配置された検出スイッチとを備えた
   ことを特徴とするラチェット機構。
2. 検出スイッチは、スイッチ本体と、ラチェット爪と接当した状態で係合側と係合解除側の両方向に進退作動する検出体と、検出体を進出方向に付勢する弾性部材と、検出体の進退作動を検出するスイッチ部とを有し、
   該検出スイッチによって前記付勢手段を構成した
   請求項１に記載のラチェット機構。
3. ラチェット爪を収容する収容スペースと、該収容スペースと連通して検出スイッチを収容する付勢スペースとを、回転部材又は環状部材に形成した
   請求項１または２に記載のラチェット機構。
4. 請求項１から３のうちのいずれかに記載のラチェット機構を備えた変速切換装置であって、
   前記回転部材が筒状部材であり、
   筒状部材の内周側に同一軸心となるように挿入された駆動軸と、
   該駆動軸を回転駆動させるモータと、
   該駆動軸を一方向に回転させた場合には、駆動軸と筒状部材が上記許容側に一体的に回転するとともに、駆動軸を他方向に回転させた場合には、ラチェット爪とラチェット溝との係合によって筒状部材が環状部材に係止され且つ筒状部材に対して駆動軸が相対回転するように、該筒状部材の内周と、駆動軸の外周との間に設けられたワンウェイクラッチと、
   トランスミッションの変速切換を行う複数のシフト部材の何れかと係合し且つ係合するシフト部材が筒状部材の回転によって切換えられるように該筒状部材の外周側に一体的に設けられた係合片と、
   筒状部材に対する駆動軸の相対回転によって係合片に係合したシフト部材を変速切換作動させる作動手段とを備えた
   変速切換装置。

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