JP4254067B2 - 変速操作装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載された変速機の変速操作を行うための変速操作装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
変速機の変速操作を行う変速操作装置は、シフトレバーをセレクト方向に作動するセレクトアクチュエータと、該シフトレバーをシフト方向に作動するシフトアクチュエータとからなっている。
このようなセレクトアクチュエータおよびシフトアクチュエータとしては、一般に空気圧や油圧等の流体圧を作動源とした流体圧シリンダが用いられている。この流体圧シリンダを用いたセレクトアクチュエータおよびシフトアクチュエータは、流体圧源と各アクチュエータとを接続する配管が必要であるとともに、作動流体の流路を切り換えるための電磁切り換え弁を配設する必要があり、これらを配置するためのスペースを要するとともに、装置全体の重量が重くなるという問題がある。また近年、圧縮空気源や油圧源を具備していない車両に搭載する変速機の変速操作装置として、電動モータによって構成したセレクトアクチュエータおよびシフトアクチュエータが提案されている。電動モータによって構成したセレクトアクチュエータおよびシフトアクチュエータは、流体圧シリンダを用いたアクチュエータのように流体圧源と接続する配管や電磁切り換え弁を用いる必要がないので、装置全体をコンパクトで且つ軽量に構成することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
電動モータを用いたアクチュエータにおいては、所定の作動力を得るために減速機構が必要となる。この減速機構としては、ボールネジ機構を用いたものと、歯車機構を用いたものが提案されている。これらボールネジ機構および歯車機構を用いたアクチュエータは、ボールネジ機構および歯車機構の耐久性および電動モータの耐久性、作動速度において必ずしも満足し得るものではない。
【０００４】
本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その主たる技術的課題は、耐久性に優れ、作動速度が速く、しかも装置全体をコンパクトに構成することができる変速操作装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記主たる技術的課題を解決するために、
「シフトレバーをセレクト方向に作動するセレクトアクチュエータと、該シフトレバーをシフト方向に作動するシフトアクチュエータとを有する変速操作装置において、
該セレクトアクチュエータは、該シフトレバーに連結され軸方向に摺動可能なコントロールシャフトと、該コントロールシャフトの外周面に装着された磁石可動体と、該磁石可動体を包囲して配設された筒状の固定ヨークと、該固定ヨークの内側に装着された単一のコイルとを具備しており、
該磁石可動体が、該コントロールシャフトの外周面に装着された可動ヨークと、外周面および内周面に磁極を有する環状の永久磁石とを備え、
該可動ヨークが、筒状部と、外周面が該固定ヨークの内周面に近接するように該筒状部の両端に設けられた環状の鍔部とを備え、かつ、該環状の永久磁石が、該永久磁石の外周面が該コイルと対向するように該可動ヨークの該筒状部の外周面に装着されており、
該シフトアクチュエータは、該コントロールシャフトをシフト方向に回動せしめるロータリソレノイドからなっている」
ことを特徴とする変速操作装置が提供される。
【０００６】
また、本発明においては、上記セレクトアクチュエータが上記コイルに供給する電力量に対応して上記コントロールシャフトに発生する推力に応じてコントロールシャフトの作動位置を規制するセレクト位置規制手段を具備している、変速操作装置が提供される。
【０００７】
更に、本発明においては、上記シフトアクチュエータを構成するロータリソレノイドが上記コントロールシャフトと同一軸線上に配設され、ロータリソレノイドのロータがコントロールシャフトに軸方向に相対移動可能に装着されている、変速操作装置が提供される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の基本構成を説明する図面、及び本発明に従って構成された変速操作装置の好適実施形態を図示している添付図面等を参照して、更に詳細に説明する。
【０００９】
図１は本発明を説明する参考例として、変速操作装置の基本構成を示す断面図、図２は図１におけるＡ−Ａ線断面図、図３は図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。参考例における変速操作装置２は、セレクトアクチュエータ３とシフトアクチュエータ５とから構成されている。図示のセレクトアクチュエータ３は、円筒状に形成された２個のケーシング３１、３２を具備している。この２個のケーシング３１、３２内にはコントロールシャフト３３が軸方向に摺動可能でかつ回転可能に配設されている。このコントロールシャフト３３はステンレス鋼等の非磁性材によって構成されており、ケーシング３１内に配置された部分にシフトレバー３４が装着されている。このシフトレバー３４は、その基部３４０にコントロールシャフト３３の外径と対応する内径を有する装着穴３４１が形成されており、この装着穴３４１をコントロールシャフト３３に嵌合し固定ボルト３５によって固定される。シフトレバー３４の先端部は、ケーシング３１の下側に形成された開口３１１を挿通して下方に延び、第１のセレクト位置ＳＰ１、第２のセレクト位置ＳＰ２、第３のセレクト位置ＳＰ３、第４のセレクト位置ＳＰ４に配設された図示しない変速機のシフト機構を構成するシフトブロック３０１、３０２、３０３、３０４と適宜係合するようになっている。
【００１０】
上記コントロールシャフト３３のケーシング３２内に配置された部分には、磁石可動体３６が配設されている。この磁石可動体３６は、コントロールシャフト３３の外周面に装着され軸方向両端面に磁極を備えた環状の永久磁石３６１と、該永久磁石３６１の軸方向外側にそれぞれ配設された一対の可動ヨーク３６２、３６３とによって構成されている。図示の永久磁石３６１は、図１において右端面がＮ極に着磁され、図１において左端面がＳ極に着磁されている。上記一対の可動ヨーク３６２、３６３は、磁性材によって環状に形成されている。このように構成された磁石可動体３６は、その両側にそれぞれ配設されコントロールシャフト３３に装着されたスナップリング３７、３７に位置決めされ、軸方向の移動が規制されている。磁石可動体３６の外周側には、磁石可動体３６を包囲して一対のコイル３９、４０が配設されている。この一対のコイル３９、４０は、合成樹脂等の非磁性材によって形成され上記ケーシング３２の内周面に装着されたボビン４１に捲回されている。なお、一対のコイル４０、４１は、図示しない電源回路に接続するようになっている。また、コイル４０の軸方向長さは、上記第１のセレクト位置ＳＰ１から第４のセレクト位置ＳＰ４までのセレクト長さと可動ヨーク３６３の長さを足した長さに略対応した長さに設定されている。上記一対のコイル３９、４０を包囲しているケーシング３２は、磁性材によって筒状に形成されており、固定ヨークとして機能する。なお、ケーシング３２の図１において右端部には段部３２１が設けられており、この段部３２１に上記一対のコイル３９、４０を捲回したボビン４１の右端を当接して位置決めする。また、ボビン４１の図１において左端はケーシング３２の内側に嵌合されたスリーブ４２によって位置決めされている。このスリーブ４２はケーシング３１とケーシング３２との間に配設された非磁性材からなる中間壁４３によって位置規制されている。
【００１１】
この参考例のセレクトアクチュエータ３は以上のように構成されており、上記コントロールシャフト３３に配設された磁石可動体３６と固定ヨークとして機能するケーシング３２および一対のコイル３９、４０とによって構成されるリニアモータの原理によって作動する。以下その作動について図４を参照して説明する。
セレクトアクチュエータ３においては、図４の（ａ）および図４の（ｂ）に示すように永久磁石３６１のＮ極、一方の可動ヨーク３６２、一方のコイル３９、固定ヨークとして機能するケーシング３２、他方のコイル４０、他方の可動側ヨーク３６３、永久磁石３６１のＳ極を通る磁気回路３６８が形成される。このような状態において、一対のコイル３９、４０に図４の（ａ）で示す方向にそれぞれ反対方向の電流を流すと、フレミングの左手の法則に従って、磁石可動体３６即ちコントロールシャフト３３には図４の（ａ）において矢印で示すように右方に推力が発生する。一方、一対のコイル３９、４０に図４の（ｂ）で示すように図４の（ａ）と反対方向に電流を流すと、フレミングの左手の法則に従って、磁石可動体３６即ちコントロールシャフト３３には図４の（ｂ）において矢印で示すように左方に推力が発生する。上記磁石可動体３６即ちコントロールシャフト３３に発生する推力の大きさは、一対のコイル３９、４０に供給する電力量によって決まる。
【００１２】
図１におけるセレクトアクチュエータ３は、上記磁石可動体３６即ちコントロールシャフト３３に作用する推力の大きさと協働してシフトレバー３４を上記第１のセレクト位置ＳＰ１、第２のセレクト位置ＳＰ２、第３のセレクト位置ＳＰ３、第４のセレクト位置ＳＰ４に位置規制するための第１のセレクト位置規制手段４５および第２のセレクト位置規制手段４６を具備している。第１のセレクト位置規制手段４５は、上記シフトレバー３４の基部３４０の右側においてケーシング３１内の中央壁３１２と右側壁３１３との間に配設されている。図において右端にばね座４５１ａを備えた外筒４５１と、該外筒４５１の図において左端部内周に装着されたスナップリング４５２と、外筒４５１内に配設され外周部に形成されたばね座４５３ａと中間に形成された嵌合部４５３ｂと内周部に形成された当接部４５３ｃとを有する移動リング４５３と、該移動リング４５３のばね座４５３ａと外筒４５１のばね座４５１ａとの間に配設された圧縮コイルばね４５４とからなっている。
【００１３】
以上のように構成された第１のセレクト位置規制手段４５は、図１に示す状態から上記一対のコイル３９、４０に例えば２．４Ｖの電圧で図４の（ａ）に示すように電流を流すと、磁石可動体３６即ちコントロールシャフト３３が図１において右方に移動し、コントロールシャフト３３に装着されたシフトレバー３４の基部３４０の図１において右端が移動リング４５３の当接部４５３ｃに当接して位置規制される。この状態においては、磁石可動体３６即ちコントロールシャフト３３に装着されたシフトレバー３４に作用する推力よりコイルばね４５４のばね力の方が大きくなるように設定されており、このため、移動リング４５３の当接部４５３ｃに当接したシフトレバー３４は移動リング４５３に当接した位置に停止せしめられる。このとき、シフトレバー３４は、第２のセレクト位置ＳＰ２に位置付けされる。次に、上記一対のコイル３９、４０に例えば４．８Ｖの電圧で図４の（ａ）に示すように電流を流すと、磁石可動体３６即ちコントロールシャフト３３に作用する推力がコイルばね４５４のばね力より大きくなるように設定されており、このため、コントロールシャフト３３に装着されたシフトレバー３４は、基部３４０が移動リング４５３の当接部４５３ｃと当接した後にコイルばね４５４のばね力に抗して図１において右方に移動し、シフトレバー３４の先端部が上記シフトブロック３０１の側壁に当接した位置で停止される。このとき、シフトレバー３４は、第１のセレクト位置ＳＰ１に位置付けされる。
【００１４】
次に、上記第２のセレクト位置規制手段４６について説明する。
第２のセレクト位置規制手段４６は、上記シフトレバー３４の基部３４０の左側においてケーシング３１内の中央壁３１２と左側壁３１４との間に配設されている。図において左端にばね座４６１ａを備えた外筒４６１と、該外筒４６１の図において右端部内周に装着されたスナップリング４６２と、外筒４６１内に配設され外周部に形成されたばね座４６３ａと中間に形成された嵌合部４６３ｂと内周部に形成された当接部４６３ｃとを有する移動リング４６３と、該移動リング４６３のばね座４６３ａと外筒４６１のばね座４６１ａとの間に配設された圧縮コイルばね４６４とからなっている。
【００１５】
以上のように構成された第２のセレクト位置規制手段４６は、図１に示す状態から上記一対のコイル３９、４０に例えば２．４Ｖの電圧で図４の（ｂ）に示すように電流を流すと、磁石可動体３６即ちコントロールシャフト３３が図１において左方に移動し、コントロールシャフト３３に装着されたシフトレバー３４の基部３４０の図１において左端が移動リング４６３の当接部４６３ｃに当接して位置規制される。この状態においては、磁石可動体３６即ちコントロールシャフト３３に装着されたシフトレバー３４に作用する推力よりコイルばね４６４のばね力の方が大きくなるように設定されており、このため、移動リング４６３の当接部４６３ｃに当接したシフトレバー３４は移動リング４６３に当接した位置に停止せしめられる。このとき、シフトレバー３４は、第２のセレクト位置ＳＰ３に位置付けされる。次に、上記一対のコイル３９、４０に例えば４．８Ｖの電圧で図４の（ｂ）に示すように電流を流すと、磁石可動体３６即ちコントロールシャフト３３に作用する推力がコイルばね４６４のばね力より大きくなるように設定されており、このため、コントロールシャフト３３に装着されたシフトレバー３４は、基部３４０が移動リング４６３の当接部４６３ｃと当接した後にコイルばね４６４のばね力に抗して図１において左方に移動し、シフトレバー３４の先端部が上記シフトブロック３０４の側壁に当接した位置で停止される。このとき、シフトレバー３４は、第１のセレクト位置ＳＰ４に位置付けされる。
以上のように、第１のセレクト位置規制手段４５および第２のセレクト位置規制手段４６を設けたので、一対のコイル３９、４０に供給する電力量を制御することにより、位置制御することなくシフトレバー３４を所定のセレクト位置に位置付けることが可能となる。
【００１６】
以上のように、本発明の基本構成となる参考例におけるセレクトアクチュエータ３は、シフトレバー３４を装着したコントロールシャフト３３が磁石可動体３６と固定ヨークとして機能するケーシング３２および一対のコイル３９、４０とによって構成されるリニアモータの原理によって作動するので、回転機構がないため耐久性が向上するとともに、電動モータを用いたアクチュエータのようにボールネジ機構や歯車機構からなる減速機構が不要となるので、コンパクトに構成することができるとともに、作動速度を速くすることができる。
【００１７】
次に、変速操作装置２を構成する本発明のセレクトアクチュエータについて、図６および図７を参照して説明する。図６に示す本発明におけるセレクトアクチュエータ３ａは、コントロールシャフト３３に配設される磁石可動体３６ａおよび固定ヨークとして機能するケーシング３２の内側に配設されたコイル３９ａが上記第１の実施形態におけるセレクトアクチュエータ３の磁石可動体３６および一対のコイル３９、４０と相違するが、その他の構成部材は上記参考例におけるセレクトアクチュエータ３と実質的に同一でよい。従って、図６には参考例におけるセレクトアクチュエータ３と相違する要部のみを示すとともに、参考例におけるセレクトアクチュエータ３を構成する各構成部材と同一部材には同一符号を付してある。
【００１８】
本発明におけるセレクトアクチュエータ３ａは、固定ヨークとして機能するケーシング３２の内側に配設されたコイル３９ａが１個によって構成されている。このコイル３９ａの軸方向長さは、上記第１のセレクト位置ＳＰ１から第４のセレクト位置ＳＰ４までのセレクト長さと永久磁石３６４ａの長さを足した長さに略対応した長さに設定されている。
【００１９】
磁石可動体３６ａは、コントロールシャフト３３の外周面に装着された可動ヨーク３６０ａと、該可動ヨーク３６０ａの外周面に上記コイル３９ａの内周面と対向して配設された環状の永久磁石３６４ａとを具備している。可動ヨーク３６０ａは磁性材によって形成され、永久磁石３６４ａが装着される筒状部３６１ａと、該筒状部３６１ａの両端にそれぞれ設けられた環状の鍔部３６２ａ、３６３ａとを有しており、鍔部３６２ａ、３６３ａの外周面が上記固定ヨークとして機能するケーシング３２の内周面に近接して構成されている。鍔部３６２ａ、３６３ａの外周面と固定ヨークとして機能するケーシング３２の内周面との隙間は小さいほど望ましいが、製作誤差等を考慮して図示の実施形態においては０．５ｍｍに設定されている。このように構成された可動ヨーク３６０ａは、その両側にそれぞれ配設されコントロールシャフト３３に装着されたスナップリング３６５ａ、３６５ａに位置決めされ、軸方向の移動が規制されている。上記永久磁石３６４ａは、外周面および内周面に磁極を備えており、図示の実施形態においては外周面にＮ極が内周面にＳ極が形成されている。このように形成された永久磁石３６４ａは、可動ヨーク３６０ａの筒状部３６１ａの外周面に装着されており、その両側にそれぞれ配設され筒状部３６１ａに装着されたスナップリング３６６ａ、３６６ａによって軸方向移動が規制されている。
【００２０】
本発明におけるセレクトアクチュエータ３ａは以上のように構成されており、以下その作動について図７を参照して説明する。本発明におけるセレクトアクチュエータ３ａにおいては、図７の（ａ）および図７の（ｂ）に示すように永久磁石３６４ａによる第１の磁束回路３６８ａおよび第２の磁束回路３６９ａが形成される。即ち、本発明におけるセレクトアクチュエータ３ａにおいては、永久磁石３６４ａのＮ極、コイル３９ａ、固定ヨーク３２、可動側ヨーク３６０ａの鍔部３６２ａ、可動ヨーク３６０ａの筒状部３６１ａ、永久磁石３６４ａのＳ極を通る第１の磁気回路３６８ａと、永久磁石３６４ａＮ極、コイル３９ａ、固定ヨーク３２、可動側ヨーク３６０ａの鍔部３６３ａ、可動ヨーク３６０ａの筒状部３６１ａ、永久磁石３６４ａのＳ極を通る第２の磁気回路３６９ａが形成される。このような状態において、コイル３９ａに図７の（ａ）で示す方向に電流を流すと、磁石可動体３６ａ即ちコントロールシャフト３３には図７の（ａ）において矢印で示すように左方に推力が発生する。一方、コイル３９ａに図７の（ｂ）で示すように図７の（ａ）と反対方向に電流を流すと、磁石可動体３６ａ即ちコントロールシャフト３３には図７の（ｂ）において矢印で示すように右方に推力が発生する。本発明におけるセレクトアクチュエータ３ａは、図７の（ａ）および図７の（ｂ）に示すように永久磁石３６４ａによる第１の磁束回路３６８ａおよび第２の磁束回路３６９ａが形成され、固定ヨーク３２の内周面と可動側ヨーク３６０ａの鍔部３６２ａおよび３６３ａの外周面とが近接して構成されているので、磁束に対する大きなエアーギャップがコイル３９ａのみとなる。従って、本発明におけるセレクトアクチュエータ３ａは、永久磁石３６４ａによる磁束回路中のエアーギャップを可及的に小さくすることができ、大きな推力を得ることができる。
【００２１】
次に、変速操作装置２を構成するセレクトアクチュエータの別途参考例について、図８および図９を参照して説明する。図８に示す別途参考例におけるセレクトアクチュエータ３ｂは、コントロールシャフト３３に配設される磁石可動体３６ｂが上記第２の実施形態におけるセレクトアクチュエータ３ａの磁石可動体３６ａと相違する。
【００２２】
別途参考例におけるセレクトアクチュエータ３ｂは、固定ヨークとして機能するケーシング３２の内側に配設されたコイル３９ｂが上記第２の実施形態におけるセレクトアクチュエータ３ａと同様に１個によって構成されている。このコイル３９ｂの軸方向長さは、上記第１のセレクト位置ＳＰ１から第４のセレクト位置ＳＰ４までのセレクト長さと中間ヨーク２６１ｂの長さを足した長さに略対応した長さに設定されている。
【００２３】
磁石可動体３６ｂは、コントロールシャフト３３の外周面に上記コイル３９ｂの内周面と対向して配設された中間ヨーク３６１ｂと、該中間ヨーク３６１ｂを挟んで両側にそれぞれ配設された一対の永久磁石３６２ｂ、３６３ｂと、該一対の永久磁石３６２ｂ、３６３ｂのそれぞれ軸方向外側にそれぞれ配設された一対の可動ヨーク３６４ｂ、３６５ｂとを具備している。中間ヨーク３６１ｂは、磁性材によって環状に形成されている。上記一対の永久磁石３６２ｂ、３６３ｂは、軸方向両端面に磁極を備えており、図示のものにおいては互いに対向する端面にＮ極が形成され、互いに軸方向外側端面にＳ極が形成されている。上記一対の可動ヨーク３６４ｂ、３６５ｂはそれぞれ磁性材によって形成され、それぞれ筒状部３６４ｃ、３６５ｃと、該筒状部３６４ｃ、３６５ｃのそれぞれ軸方向外側端に設けられた環状の鍔部３６４ｄ、３６５ｄとを有しており、鍔部３６４ｄ、３６５ｄの外周面が上記固定ヨークとして機能するケーシング３２の内周面に近接して構成されている。鍔部３６４ｄ、３６５ｄの外周面と固定ヨークとして機能するケーシング３２の内周面との隙間は、本発明における磁石式アクチュエータ３ａと同様に０．５ｍｍに設定されている。なお、上記一対の可動ヨーク３６４ｂ、３６５ｂは、図８においてはそれぞれ筒状部３６４ｃ、３６５ｃと鍔部３６４ｄ、３６５ｄとによって構成した例を示したが、外周面が上記固定ヨーク３２の内周面に近接する鍔部のみによって構成してもよい。このように構成された一対の可動ヨーク３６４ｂ、３６５ｂは、その両側にそれぞれ配設されコントロールシャフト３３に装着されたスナップリング３６６ｂ、３６６ｂに位置決めされ、軸方向の移動が規制されている。
【００２４】
別途参考例におけるセレクトアクチュエータ３ｂは以上のように構成されており、以下その作動について図９を参照して説明する。
別途参考例におけるセレクトアクチュエータ３ｂにおいては、図９の（ａ）および図９の（ｂ）に示すように一対の永久磁石３６２ｂ、３６３ｂによる第１の磁束回路３６８ｂおよび第２の磁束回路３６９ｂが形成される。即ち、図８におけるセレクトアクチュエータ３ｂにおいては、永久磁石３６２ｂのＮ極、中間ヨーク３６１ｂ、コイル３９ｂ、固定ヨークとして機能するケーシング３２、可動ヨーク３６４ｂの鍔部３６４ｄ、可動ヨーク３６４ｂの筒状部３６４ｃ、永久磁石３６２ｂのＳ極を通る第１の磁気回路３６８ｂと、永久磁石３６３ｂのＮ極、中間ヨーク３６１ｂ、コイル３９ｂ、固定ヨークとして機能するケーシング３２、可動ヨーク３６５ｂの鍔部３６５ｄ、可動ヨーク３６５ｂの筒状部３６５ｃ、永久磁石３６３ｂのＳ極を通る第２の磁気回路３６９ｂが形成される。このような状態において、コイル３９ｂに図９の（ａ）で示す方向に電流を流すと、磁石可動体３６ｂ即ちコントロールシャフト３３には図９の（ａ）において左方に推力が発生する。一方、コイル３９ｂに図９の（ｂ）で示すように図９の（ａ）と反対方向に電流を流すと、磁石可動体３６ｂ即ちコントロールシャフト３３には図９の（ｂ）において右方に推力が発生する。
【００２５】
以上のように、別途参考例におけるセレクトアクチュエータ３ｂは、一対の永久磁石３６２ｂ、３６３ｂが中間ヨーク３６１ｂを挟んで配設され、この一対の永久磁石３６２ｂ、３６３ｂの互いに対向する端面にＮ極が形成されているので、両永久磁石３６２ｂ、３６３ｂから出た磁束は互いに反発しつつコイル３９ｂに向かう。従って、別途参考例におけるセレクトアクチュエータ３ｂにおいては、磁束がコイル３９ｂを直交する状態で通過するため、磁石可動体３６ｂ即ちコントロールシャフト３３に発生する推力を大きくすることができる。なお、一対の永久磁石３６２ｂ、３６３ｂの互いに対向する端面にはＳ極を形成してもよい。即ち、一対の永久磁石３６２ｂ、３６３ｂの互いに対向する端面が同極に形成されていることが望ましい。また、第３の実施形態におけるセレクトアクチュエータ３ｂにおいては、図９の（ａ）および図９の（ｂ）に示すように一対の永久磁石３６２ｂ、３６３ｂによる第１の磁束回路３６８ｂおよび第２の磁束回路３６９ｂが形成され、固定ヨークとして機能するケーシング３２の内周面と一対の可動ヨーク３６４ｂ、３６５ｂの鍔部３６４ｄ、３６５ｄの外周面とが近接して構成されているので、磁束に対する大きなエアーギャップがコイル３９ｂのみとなる。従って、別途参考例における磁石式アクチュエータ３ｂは、一対の永久磁石３６２ｂ、３６３ｂによる磁束回路中のエアーギャップを可及的に小さくすることができ、大きな推力を得ることができる。
【００２６】
次に、シフトアクチュエータ５について、主に図１および図３を参照して説明する。
図示の実施形態におけるシフトアクチュエータ５は、上記コントロールロッド３３と同一軸線上に配設されており、上記セレクトアクチュエータを構成するケーシング３２の図１において右端に連結されたケーシング５０を具備している。このケーシング５０は、ステンレス鋼やアルミ合金等の非磁性材によって形成された基盤５１と、該基盤５１の図１において右側に装着されるアルミ合金等の非磁性材によって形成されたカップ状のカバー部材５２とによって構成されている。このように構成されたケーシング５０内にシフトアクチュエータ５の駆動機構を構成する正転方向および逆転方向に所定角度回動可能な両方向ロータリソレノイド６０が配設されている。ロータリソレノイド６０は、上記コントロールロッド３３と同一軸線上に配設されている。このロータリソレノイド６０は、上記基盤５１に連結ピン６１、６１によって装着されたベース６２を具備している。このベース６２は磁性材によって形成され、第１のステータ６２１と第２のステータ６２２を備えている。第１のステータ６２１には合成樹脂等の非磁性材によって形成されたボビン６３１に捲回された第１のコイル６４１が装着されており、第２のステータ６２２には合成樹脂等の非磁性材によって形成されたボビン６３２に捲回された第２のコイル６４２が装着されている。第１のコイル６４１および第２のコイル６４２の内側にはベース６２に装着された非磁性材からなる筒状の支持部材６５が配設されている。
【００２７】
上記ベース６２を構成する第１のステータ６２１および第２のステータ６２２の図１において右側にはロータ７０が配設されている。このロータ７０は、ロータ本体７１と該ロータ本体７１に装着された第１の永久磁石７２および第２の永久磁石７３とからなっている。ロータ本体７１は磁性材によって円盤状に形成されており、中心部に正方形の嵌合穴７１１を備えている。このように構成されたロータ本体７１は、上記ケーシング５０を構成するカバー部材５２と支持部材６５に軸受７３、７４を介して回転可能に支持されている。また、ロータ本体７１の中心部に形成された正方形の嵌合穴７１１には、上記コントロールシャフト３３の図１において右端部に断面形状が正方形に形成された嵌合部３３１が嵌合される。従って、ロータ本体７１とコントロールシャフト３３とは、軸方向には相対的に摺動可能であるが、回転方向には一体的に回動する。ロータ本体７１の上記第１のステータ６２１および第２のステータ６２２と対向する面には第１の永久磁石７２および第２の永久磁石７３が装着されている。この第１の永久磁石７２は、第１のステータ６２１および第２のステータ６２２と対向する側の面がＮ極に着磁され、ロータ本体７１側の面がＳ極に着磁されている。また、第２の永久磁石７３は、第１のステータ６２１および第２のステータ６２２と対向する側の面がＳ極に着磁され、ロータ本体７１側の面がＮ極に着磁されている。
【００２８】
図示の実施形態におけるシフトアクチュエータ５は以上のように構成されており、その作動について図３および図５の（ａ）〜（ｆ）を参照して説明する。図３は、ロータリソレノイド６０を構成するロータ７０のロータ本体７１に装着された第１の永久磁石７２と第２の永久磁石７３が第１のステータ６２１と第２のステータ６２２の間に位置付けられ、第１のコイル６４１および第２のコイル６４２への通電が遮断されたＯＦＦ状態を示すものである。シフトレバー３４が図２で示すニュートラル状態のとき、シフトアクチュエータ５は図３に示す位置に位置付けられるように構成されている。
【００２９】
シフトアクチュエータ５は、図３の状態から第１のステータ６２１がＮ極になるように第１のコイル６４１に電圧を印加するとともに、第２のステータ６２２がＳ極になるように第２のコイル６４２に電圧を印加すると、図５の（ａ）に示すようにロータ６０には反時計方向（正転方向）に回動するトルクが発生する。即ち、第１の永久磁石７２のＮ極と第１のステータ６２１のＮ極および第２の永久磁石７３のＳ極と第２のステータ６２２のＳ極が反発し、第１の永久磁石７２のＮ極と第２のステータ６２２のＳ極および第２の永久磁石７３のＳ極と第１のステータ６２１のＮ極とが吸引しあって、ロータ７０は図５の（ａ）において反時計方向（正転方向）に回動するトルクを発生する。そして、ロータ７０は図５の（ｂ）で示すように略６０度の角度回動した時点で図示しないストッパーによって停止されるとともに、この状態で第１のコイル６４１および第２のコイル６４２への通電が遮断（ＯＦＦ）される。このときのシフトアクチュエータ５の作動は、シフトレバー３４を図２において矢印３４ａで示す一方のシフト方向に作動せしめる。
【００３０】
一方、シフトアクチュエータ５は、図５の（ａ）状態から第１のステータ６２１がＳ極になるように第１のコイル６４１に電圧を印加するとともに、第２のステータ６２２がＮ極になるように第２のコイル６４２に電圧を印加すると、図５の（ｃ）に示すようにロータ７０には時計方向（逆転方向）に回動するトルクが発生する。即ち、第１の永久磁石７２のＮ極と第２のステータ６２２のＮ極および第２の永久磁石７３のＳ極と第１のステータ６２１のＳ極が反発し、第１の永久磁石７２のＮ極と第１のステータ６２１のＳ極および第２の永久磁石７３のＳ極と第２のステータ６２２のＮ極とが吸引しあって、ロータ７０は図５の（ｃ）において時計方向（逆転方向）に回動するトルクを発生する。そして、ロータ７０は図５の（ｄ）で示すように略６０度の角度回動した時点で図示しないストッパーによって停止されるとともに、この状態で第１のコイル６２１および第２のコイル６２２への通電が遮断（ＯＦＦ）される。このときのシフトアクチュエータ５の作動は、シフトレバー３４を図２において矢印３４ｂで示す他方のシフト方向に作動せしめる。
【００３１】
次に、図５の（ｂ）で示す一方のシフト方向へのギヤイン状態からギヤ抜きシフト動作を行う場合は、図５の（ｅ）で示すように第１のステータ６２１がＳ極になるように第１のコイル６４１に電圧を印加するとともに、第２のステータ６２２がＮ極になるように第２のコイル６４２に電圧を印加する。この結果、第１の永久磁石７２のＮ極と第２のステータ６２２のＮ極および第２の永久磁石７３のＳ極と第１のステータ６２１のＳ極が反発して時計方向（逆転方向）に回動するトルクが発生する。そして、ロータ７０が図５の（ａ）位置まで回動した時点で第１のコイル６４１および第２のコイル６４２への通電が遮断（ＯＦＦ）される。
【００３２】
また、図５の（ｄ）で示す他方のシフト方向へのギヤイン状態からギヤ抜きシフト動作を行う場合は、図５の（ｆ）で示すように第１のステータ６２１がＮ極になるように第１のコイル６４１に電圧を印加するとともに、第２のステータ６２２がＳ極になるように第２のコイル６４２に電圧を印加する。この結果、第１の永久磁石７２のＮ極と第１のステータ６２１のＮ極および第２の永久磁石７３のＳ極と第２のステータ６２２のＳ極が反発して反時計方向（正転方向）に回動するトルクが発生する。そして、ロータ７０が図５の（ａ）位置まで回動した時点で第１のコイル６４１および第２のコイル６４２への通電が遮断（ＯＦＦ）される。
【００３３】
以上のように、変速操作装置２を構成するシフトアクチュエータ５は、シフトレバー３４を装着したコントロールシャフト３３をシフト方向に回動するための駆動手段をロータリソレノイドによって構成したので、回転機構がないため耐久性が向上するとともに、電動モータを用いたアクチュエータのようにボールネジ機構や歯車機構からなる減速機構が不要となり、コンパクトに構成することができるとともに、作動速度を速くすることができる。しかも、変速操作装置を構成するセレクトアクチュエータ３とシフトアクチュエータ５は、同一軸線上に配置されるので、極めてコンパクトな変速操作装置２を構成することができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明による変速操作装置は以上のように構成されているので、以下に述べる作用効果を奏する。
【００３５】
即ち、本発明によれば、変速操作装置を構成するセレクトアクチュエータは、シフトレバーを装着したコントロールシャフトが磁石可動体と固定ヨークおよびコイルとによって構成されるリニアモータの原理によって作動するので、回転機構がないため耐久性が向上するとともに、電動モータを用いたアクチュエータのようにボールネジ機構や歯車機構からなる減速機構が不要となり、コンパクトに構成することができるとともに、作動速度を速くすることができる。また、変速操作装置を構成するシフトアクチュエータは、コントロールシャフトをシフト方向に回動せしめるロータリソレノイドからなっているので、回転機構がないため耐久性が向上するとともに、電動モータを用いたアクチュエータのようにボールネジ機構や歯車機構からなる減速機構が不要となるので、コンパクトに構成することができるとともに、作動速度を速くすることができる。しかも、変速操作装置を構成するセレクトアクチュエータとシフトアクチュエータは、同一軸線上に配置されるので、極めてコンパクトな変速操作装置を構成することができる。
そして、本願発明のセレクトアクチュエータの磁石可動体は、外周面及び内周面に磁極を有する環状の永久磁石を備え、この永久磁石が、筒状の固定ヨークの内側に装着された単一のコイルと対向している。これによって、セレクトアクチュエータの構造が簡易になり、磁束がコイルに流れ込みやすくなる。さらに、永久磁石を装着する可動ヨークの両端に設けられた環状の鍔部が固定ヨークの内周面に近接していることから、エアギャップを可及的に小さくして漏洩する磁束の量を大幅に減少することが可能であり、シフトアクチュエータとして採用されるロータリソレノイドの磁性体（ステータ）に、漏洩磁束により悪影響が生じるのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本構成となる変速操作装置の参考例を示す断面図。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図。
【図３】図１におけるＢ−Ｂ線断面図。
【図４】図１に示す変速操作装置を構成するセレクトアクチュエータの作動説明図。
【図５】図１に示す変速操作装置を構成するシフトアクチュエータの作動説明図。
【図６】本発明に従って構成された変速操作装置の実施形態を示すもので、セレクトアクチュエータの要部断面図。
【図７】図６に示す変速操作装置を構成するセレクトアクチュエータの作動説明図。
【図８】セレクトアクチュエータの別途参考例を示す要部断面図。
【図９】図８に示す変速操作装置を構成するセレクトアクチュエータの作動説明図。
【符号の説明】
２：変速操作装置
３：セレクトアクチュエータ（参考例）
３ａ：セレクトアクチュエータ（本発明の実施形態）
３ｂ：セレクトアクチュエータ（別途参考例）
３１、３２：ケーシング
３３：コントロールシャフト
３４：シフトレバー
３５：シフトスリーブ
３６：磁石可動体
３６１：永久磁石
３６２、３６３：可動ヨーク
３６ａ：磁石可動体
３６０ａ：可動ヨーク
３６４ａ：永久磁石
３６ｂ：磁石可動体
３６１ｂ：中間ヨーク
３６２ｂ、３６３ｂ：永久磁石
３６４ｂ、３６５ｂ：可動ヨーク
３９、４０：コイル
３９ａ：コイル
３９ｂ：コイル
４５：第１のセレクト位置規制手段
４６：第２のセレクト位置規制手段
５：シフトアクチュエータ
５０：ケーシング
５１：ケーシングの基盤
５２：ケーシングのカバー部材
６０：ロータリソレノイド
６２：ベース
６２１：第１のステータ
６２２：第２のステータ
６４１：第１のコイル
６２２：第２のコイル
７０：ロータ
７１：ロータ本体
７２：第１の永久磁石
７３：第２の永久磁石
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載された変速機の変速操作を行うための変速操作装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
変速機の変速操作を行う変速操作装置は、シフトレバーをセレクト方向に作動するセレクトアクチュエータと、該シフトレバーをシフト方向に作動するシフトアクチュエータとからなっている。
このようなセレクトアクチュエータおよびシフトアクチュエータとしては、一般に空気圧や油圧等の流体圧を作動源とした流体圧シリンダが用いられている。この流体圧シリンダを用いたセレクトアクチュエータおよびシフトアクチュエータは、流体圧源と各アクチュエータとを接続する配管が必要であるとともに、作動流体の流路を切り換えるための電磁切り換え弁を配設する必要があり、これらを配置するためのスペースを要するとともに、装置全体の重量が重くなるという問題がある。また近年、圧縮空気源や油圧源を具備していない車両に搭載する変速機の変速操作装置として、電動モータによって構成したセレクトアクチュエータおよびシフトアクチュエータが提案されている。電動モータによって構成したセレクトアクチュエータおよびシフトアクチュエータは、流体圧シリンダを用いたアクチュエータのように流体圧源と接続する配管や電磁切り換え弁を用いる必要がないので、装置全体をコンパクトで且つ軽量に構成することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
電動モータを用いたアクチュエータにおいては、所定の作動力を得るために減速機構が必要となる。この減速機構としては、ボールネジ機構を用いたものと、歯車機構を用いたものが提案されている。これらボールネジ機構および歯車機構を用いたアクチュエータは、ボールネジ機構および歯車機構の耐久性および電動モータの耐久性、作動速度において必ずしも満足し得るものではない。
【０００４】
本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その主たる技術的課題は、耐久性に優れ、作動速度が速く、しかも装置全体をコンパクトに構成することができる変速操作装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記主たる技術的課題を解決するために、
「シフトレバーをセレクト方向に作動するセレクトアクチュエータと、該シフトレバーをシフト方向に作動するシフトアクチュエータとを有する変速操作装置において、
該セレクトアクチュエータは、該シフトレバーに連結され軸方向に摺動可能なコントロールシャフトと、該コントロールシャフトの外周面に装着された磁石可動体と、該磁石可動体を包囲して配設された筒状の固定ヨークと、該固定ヨークの内側に装着された単一のコイルとを具備しており、
該磁石可動体が、該コントロールシャフトの外周面に装着された可動ヨークと、外周面および内周面に磁極を有する環状の永久磁石とを備え、
該可動ヨークが、筒状部と、外周面が該固定ヨークの内周面に近接するように該筒状部の両端に設けられた環状の鍔部とを備え、かつ、該環状の永久磁石が、該永久磁石の外周面が該コイルと対向するように該可動ヨークの該筒状部の外周面に装着されており、
該シフトアクチュエータは、該コントロールシャフトをシフト方向に回動せしめるロータリソレノイドからなっている」
ことを特徴とする変速操作装置が提供される。
【０００６】
また、本発明においては、上記セレクトアクチュエータが上記コイルに供給する電力量に対応して上記コントロールシャフトに発生する推力に応じてコントロールシャフトの作動位置を規制するセレクト位置規制手段を具備している、変速操作装置が提供される。
【０００７】
更に、本発明においては、上記シフトアクチュエータを構成するロータリソレノイドが上記コントロールシャフトと同一軸線上に配設され、ロータリソレノイドのロータがコントロールシャフトに軸方向に相対移動可能に装着されている、変速操作装置が提供される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の基本構成を説明する図面、及び本発明に従って構成された変速操作装置の好適実施形態を図示している添付図面等を参照して、更に詳細に説明する。
【０００９】
図１は本発明を説明する参考例として、変速操作装置の基本構成を示す断面図、図２は図１におけるＡ−Ａ線断面図、図３は図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。参考例における変速操作装置２は、セレクトアクチュエータ３とシフトアクチュエータ５とから構成されている。図示のセレクトアクチュエータ３は、円筒状に形成された２個のケーシング３１、３２を具備している。この２個のケーシング３１、３２内にはコントロールシャフト３３が軸方向に摺動可能でかつ回転可能に配設されている。このコントロールシャフト３３はステンレス鋼等の非磁性材によって構成されており、ケーシング３１内に配置された部分にシフトレバー３４が装着されている。このシフトレバー３４は、その基部３４０にコントロールシャフト３３の外径と対応する内径を有する装着穴３４１が形成されており、この装着穴３４１をコントロールシャフト３３に嵌合し固定ボルト３５によって固定される。シフトレバー３４の先端部は、ケーシング３１の下側に形成された開口３１１を挿通して下方に延び、第１のセレクト位置ＳＰ１、第２のセレクト位置ＳＰ２、第３のセレクト位置ＳＰ３、第４のセレクト位置ＳＰ４に配設された図示しない変速機のシフト機構を構成するシフトブロック３０１、３０２、３０３、３０４と適宜係合するようになっている。
【００１０】
上記コントロールシャフト３３のケーシング３２内に配置された部分には、磁石可動体３６が配設されている。この磁石可動体３６は、コントロールシャフト３３の外周面に装着され軸方向両端面に磁極を備えた環状の永久磁石３６１と、該永久磁石３６１の軸方向外側にそれぞれ配設された一対の可動ヨーク３６２、３６３とによって構成されている。図示の永久磁石３６１は、図１において右端面がＮ極に着磁され、図１において左端面がＳ極に着磁されている。上記一対の可動ヨーク３６２、３６３は、磁性材によって環状に形成されている。このように構成された磁石可動体３６は、その両側にそれぞれ配設されコントロールシャフト３３に装着されたスナップリング３７、３７に位置決めされ、軸方向の移動が規制されている。磁石可動体３６の外周側には、磁石可動体３６を包囲して一対のコイル３９、４０が配設されている。この一対のコイル３９、４０は、合成樹脂等の非磁性材によって形成され上記ケーシング３２の内周面に装着されたボビン４１に捲回されている。なお、一対のコイル４０、４１は、図示しない電源回路に接続するようになっている。また、コイル４０の軸方向長さは、上記第１のセレクト位置ＳＰ１から第４のセレクト位置ＳＰ４までのセレクト長さと可動ヨーク３６３の長さを足した長さに略対応した長さに設定されている。上記一対のコイル３９、４０を包囲しているケーシング３２は、磁性材によって筒状に形成されており、固定ヨークとして機能する。なお、ケーシング３２の図１において右端部には段部３２１が設けられており、この段部３２１に上記一対のコイル３９、４０を捲回したボビン４１の右端を当接して位置決めする。また、ボビン４１の図１において左端はケーシング３２の内側に嵌合されたスリーブ４２によって位置決めされている。このスリーブ４２はケーシング３１とケーシング３２との間に配設された非磁性材からなる中間壁４３によって位置規制されている。
【００１１】
この参考例のセレクトアクチュエータ３は以上のように構成されており、上記コントロールシャフト３３に配設された磁石可動体３６と固定ヨークとして機能するケーシング３２および一対のコイル３９、４０とによって構成されるリニアモータの原理によって作動する。以下その作動について図４を参照して説明する。
セレクトアクチュエータ３においては、図４の（ａ）および図４の（ｂ）に示すように永久磁石３６１のＮ極、一方の可動ヨーク３６２、一方のコイル３９、固定ヨークとして機能するケーシング３２、他方のコイル４０、他方の可動側ヨーク３６３、永久磁石３６１のＳ極を通る磁気回路３６８が形成される。このような状態において、一対のコイル３９、４０に図４の（ａ）で示す方向にそれぞれ反対方向の電流を流すと、フレミングの左手の法則に従って、磁石可動体３６即ちコントロールシャフト３３には図４の（ａ）において矢印で示すように右方に推力が発生する。一方、一対のコイル３９、４０に図４の（ｂ）で示すように図４の（ａ）と反対方向に電流を流すと、フレミングの左手の法則に従って、磁石可動体３６即ちコントロールシャフト３３には図４の（ｂ）において矢印で示すように左方に推力が発生する。上記磁石可動体３６即ちコントロールシャフト３３に発生する推力の大きさは、一対のコイル３９、４０に供給する電力量によって決まる。
【００１２】
図１におけるセレクトアクチュエータ３は、上記磁石可動体３６即ちコントロールシャフト３３に作用する推力の大きさと協働してシフトレバー３４を上記第１のセレクト位置ＳＰ１、第２のセレクト位置ＳＰ２、第３のセレクト位置ＳＰ３、第４のセレクト位置ＳＰ４に位置規制するための第１のセレクト位置規制手段４５および第２のセレクト位置規制手段４６を具備している。第１のセレクト位置規制手段４５は、上記シフトレバー３４の基部３４０の右側においてケーシング３１内の中央壁３１２と右側壁３１３との間に配設されている。図において右端にばね座４５１ａを備えた外筒４５１と、該外筒４５１の図において左端部内周に装着されたスナップリング４５２と、外筒４５１内に配設され外周部に形成されたばね座４５３ａと中間に形成された嵌合部４５３ｂと内周部に形成された当接部４５３ｃとを有する移動リング４５３と、該移動リング４５３のばね座４５３ａと外筒４５１のばね座４５１ａとの間に配設された圧縮コイルばね４５４とからなっている。
【００１３】
以上のように構成された第１のセレクト位置規制手段４５は、図１に示す状態から上記一対のコイル３９、４０に例えば２．４Ｖの電圧で図４の（ａ）に示すように電流を流すと、磁石可動体３６即ちコントロールシャフト３３が図１において右方に移動し、コントロールシャフト３３に装着されたシフトレバー３４の基部３４０の図１において右端が移動リング４５３の当接部４５３ｃに当接して位置規制される。この状態においては、磁石可動体３６即ちコントロールシャフト３３に装着されたシフトレバー３４に作用する推力よりコイルばね４５４のばね力の方が大きくなるように設定されており、このため、移動リング４５３の当接部４５３ｃに当接したシフトレバー３４は移動リング４５３に当接した位置に停止せしめられる。このとき、シフトレバー３４は、第２のセレクト位置ＳＰ２に位置付けされる。次に、上記一対のコイル３９、４０に例えば４．８Ｖの電圧で図４の（ａ）に示すように電流を流すと、磁石可動体３６即ちコントロールシャフト３３に作用する推力がコイルばね４５４のばね力より大きくなるように設定されており、このため、コントロールシャフト３３に装着されたシフトレバー３４は、基部３４０が移動リング４５３の当接部４５３ｃと当接した後にコイルばね４５４のばね力に抗して図１において右方に移動し、シフトレバー３４の先端部が上記シフトブロック３０１の側壁に当接した位置で停止される。このとき、シフトレバー３４は、第１のセレクト位置ＳＰ１に位置付けされる。
【００１４】
次に、上記第２のセレクト位置規制手段４６について説明する。
第２のセレクト位置規制手段４６は、上記シフトレバー３４の基部３４０の左側においてケーシング３１内の中央壁３１２と左側壁３１４との間に配設されている。図において左端にばね座４６１ａを備えた外筒４６１と、該外筒４６１の図において右端部内周に装着されたスナップリング４６２と、外筒４６１内に配設され外周部に形成されたばね座４６３ａと中間に形成された嵌合部４６３ｂと内周部に形成された当接部４６３ｃとを有する移動リング４６３と、該移動リング４６３のばね座４６３ａと外筒４６１のばね座４６１ａとの間に配設された圧縮コイルばね４６４とからなっている。
【００１５】
以上のように構成された第２のセレクト位置規制手段４６は、図１に示す状態から上記一対のコイル３９、４０に例えば２．４Ｖの電圧で図４の（ｂ）に示すように電流を流すと、磁石可動体３６即ちコントロールシャフト３３が図１において左方に移動し、コントロールシャフト３３に装着されたシフトレバー３４の基部３４０の図１において左端が移動リング４６３の当接部４６３ｃに当接して位置規制される。この状態においては、磁石可動体３６即ちコントロールシャフト３３に装着されたシフトレバー３４に作用する推力よりコイルばね４６４のばね力の方が大きくなるように設定されており、このため、移動リング４６３の当接部４６３ｃに当接したシフトレバー３４は移動リング４６３に当接した位置に停止せしめられる。このとき、シフトレバー３４は、第２のセレクト位置ＳＰ３に位置付けされる。次に、上記一対のコイル３９、４０に例えば４．８Ｖの電圧で図４の（ｂ）に示すように電流を流すと、磁石可動体３６即ちコントロールシャフト３３に作用する推力がコイルばね４６４のばね力より大きくなるように設定されており、このため、コントロールシャフト３３に装着されたシフトレバー３４は、基部３４０が移動リング４６３の当接部４６３ｃと当接した後にコイルばね４６４のばね力に抗して図１において左方に移動し、シフトレバー３４の先端部が上記シフトブロック３０４の側壁に当接した位置で停止される。このとき、シフトレバー３４は、第１のセレクト位置ＳＰ４に位置付けされる。
以上のように、第１のセレクト位置規制手段４５および第２のセレクト位置規制手段４６を設けたので、一対のコイル３９、４０に供給する電力量を制御することにより、位置制御することなくシフトレバー３４を所定のセレクト位置に位置付けることが可能となる。
【００１６】
以上のように、本発明の基本構成となる参考例におけるセレクトアクチュエータ３は、シフトレバー３４を装着したコントロールシャフト３３が磁石可動体３６と固定ヨークとして機能するケーシング３２および一対のコイル３９、４０とによって構成されるリニアモータの原理によって作動するので、回転機構がないため耐久性が向上するとともに、電動モータを用いたアクチュエータのようにボールネジ機構や歯車機構からなる減速機構が不要となるので、コンパクトに構成することができるとともに、作動速度を速くすることができる。
【００１７】
次に、変速操作装置２を構成する本発明のセレクトアクチュエータについて、図６および図７を参照して説明する。図６に示す本発明におけるセレクトアクチュエータ３ａは、コントロールシャフト３３に配設される磁石可動体３６ａおよび固定ヨークとして機能するケーシング３２の内側に配設されたコイル３９ａが上記第１の実施形態におけるセレクトアクチュエータ３の磁石可動体３６および一対のコイル３９、４０と相違するが、その他の構成部材は上記参考例におけるセレクトアクチュエータ３と実質的に同一でよい。従って、図６には参考例におけるセレクトアクチュエータ３と相違する要部のみを示すとともに、参考例におけるセレクトアクチュエータ３を構成する各構成部材と同一部材には同一符号を付してある。
【００１８】
本発明におけるセレクトアクチュエータ３ａは、固定ヨークとして機能するケーシング３２の内側に配設されたコイル３９ａが１個によって構成されている。このコイル３９ａの軸方向長さは、上記第１のセレクト位置ＳＰ１から第４のセレクト位置ＳＰ４までのセレクト長さと永久磁石３６４ａの長さを足した長さに略対応した長さに設定されている。
【００１９】
磁石可動体３６ａは、コントロールシャフト３３の外周面に装着された可動ヨーク３６０ａと、該可動ヨーク３６０ａの外周面に上記コイル３９ａの内周面と対向して配設された環状の永久磁石３６４ａとを具備している。可動ヨーク３６０ａは磁性材によって形成され、永久磁石３６４ａが装着される筒状部３６１ａと、該筒状部３６１ａの両端にそれぞれ設けられた環状の鍔部３６２ａ、３６３ａとを有しており、鍔部３６２ａ、３６３ａの外周面が上記固定ヨークとして機能するケーシング３２の内周面に近接して構成されている。鍔部３６２ａ、３６３ａの外周面と固定ヨークとして機能するケーシング３２の内周面との隙間は小さいほど望ましいが、製作誤差等を考慮して図示の実施形態においては０．５ｍｍに設定されている。このように構成された可動ヨーク３６０ａは、その両側にそれぞれ配設されコントロールシャフト３３に装着されたスナップリング３６５ａ、３６５ａに位置決めされ、軸方向の移動が規制されている。上記永久磁石３６４ａは、外周面および内周面に磁極を備えており、図示の実施形態においては外周面にＮ極が内周面にＳ極が形成されている。このように形成された永久磁石３６４ａは、可動ヨーク３６０ａの筒状部３６１ａの外周面に装着されており、その両側にそれぞれ配設され筒状部３６１ａに装着されたスナップリング３６６ａ、３６６ａによって軸方向移動が規制されている。
【００２０】
本発明におけるセレクトアクチュエータ３ａは以上のように構成されており、以下その作動について図７を参照して説明する。本発明におけるセレクトアクチュエータ３ａにおいては、図７の（ａ）および図７の（ｂ）に示すように永久磁石３６４ａによる第１の磁束回路３６８ａおよび第２の磁束回路３６９ａが形成される。即ち、本発明におけるセレクトアクチュエータ３ａにおいては、永久磁石３６４ａのＮ極、コイル３９ａ、固定ヨーク３２、可動側ヨーク３６０ａの鍔部３６２ａ、可動ヨーク３６０ａの筒状部３６１ａ、永久磁石３６４ａのＳ極を通る第１の磁気回路３６８ａと、永久磁石３６４ａＮ極、コイル３９ａ、固定ヨーク３２、可動側ヨーク３６０ａの鍔部３６３ａ、可動ヨーク３６０ａの筒状部３６１ａ、永久磁石３６４ａのＳ極を通る第２の磁気回路３６９ａが形成される。このような状態において、コイル３９ａに図７の（ａ）で示す方向に電流を流すと、磁石可動体３６ａ即ちコントロールシャフト３３には図７の（ａ）において矢印で示すように左方に推力が発生する。一方、コイル３９ａに図７の（ｂ）で示すように図７の（ａ）と反対方向に電流を流すと、磁石可動体３６ａ即ちコントロールシャフト３３には図７の（ｂ）において矢印で示すように右方に推力が発生する。本発明におけるセレクトアクチュエータ３ａは、図７の（ａ）および図７の（ｂ）に示すように永久磁石３６４ａによる第１の磁束回路３６８ａおよび第２の磁束回路３６９ａが形成され、固定ヨーク３２の内周面と可動側ヨーク３６０ａの鍔部３６２ａおよび３６３ａの外周面とが近接して構成されているので、磁束に対する大きなエアーギャップがコイル３９ａのみとなる。従って、本発明におけるセレクトアクチュエータ３ａは、永久磁石３６４ａによる磁束回路中のエアーギャップを可及的に小さくすることができ、大きな推力を得ることができる。
【００２１】
次に、変速操作装置２を構成するセレクトアクチュエータの別途参考例について、図８および図９を参照して説明する。図８に示す別途参考例におけるセレクトアクチュエータ３ｂは、コントロールシャフト３３に配設される磁石可動体３６ｂが上記第２の実施形態におけるセレクトアクチュエータ３ａの磁石可動体３６ａと相違する。
【００２２】
別途参考例におけるセレクトアクチュエータ３ｂは、固定ヨークとして機能するケーシング３２の内側に配設されたコイル３９ｂが上記第２の実施形態におけるセレクトアクチュエータ３ａと同様に１個によって構成されている。このコイル３９ｂの軸方向長さは、上記第１のセレクト位置ＳＰ１から第４のセレクト位置ＳＰ４までのセレクト長さと中間ヨーク２６１ｂの長さを足した長さに略対応した長さに設定されている。
【００２３】
磁石可動体３６ｂは、コントロールシャフト３３の外周面に上記コイル３９ｂの内周面と対向して配設された中間ヨーク３６１ｂと、該中間ヨーク３６１ｂを挟んで両側にそれぞれ配設された一対の永久磁石３６２ｂ、３６３ｂと、該一対の永久磁石３６２ｂ、３６３ｂのそれぞれ軸方向外側にそれぞれ配設された一対の可動ヨーク３６４ｂ、３６５ｂとを具備している。中間ヨーク３６１ｂは、磁性材によって環状に形成されている。上記一対の永久磁石３６２ｂ、３６３ｂは、軸方向両端面に磁極を備えており、図示のものにおいては互いに対向する端面にＮ極が形成され、互いに軸方向外側端面にＳ極が形成されている。上記一対の可動ヨーク３６４ｂ、３６５ｂはそれぞれ磁性材によって形成され、それぞれ筒状部３６４ｃ、３６５ｃと、該筒状部３６４ｃ、３６５ｃのそれぞれ軸方向外側端に設けられた環状の鍔部３６４ｄ、３６５ｄとを有しており、鍔部３６４ｄ、３６５ｄの外周面が上記固定ヨークとして機能するケーシング３２の内周面に近接して構成されている。鍔部３６４ｄ、３６５ｄの外周面と固定ヨークとして機能するケーシング３２の内周面との隙間は、本発明における磁石式アクチュエータ３ａと同様に０．５ｍｍに設定されている。なお、上記一対の可動ヨーク３６４ｂ、３６５ｂは、図８においてはそれぞれ筒状部３６４ｃ、３６５ｃと鍔部３６４ｄ、３６５ｄとによって構成した例を示したが、外周面が上記固定ヨーク３２の内周面に近接する鍔部のみによって構成してもよい。このように構成された一対の可動ヨーク３６４ｂ、３６５ｂは、その両側にそれぞれ配設されコントロールシャフト３３に装着されたスナップリング３６６ｂ、３６６ｂに位置決めされ、軸方向の移動が規制されている。
【００２４】
別途参考例におけるセレクトアクチュエータ３ｂは以上のように構成されており、以下その作動について図９を参照して説明する。
別途参考例におけるセレクトアクチュエータ３ｂにおいては、図９の（ａ）および図９の（ｂ）に示すように一対の永久磁石３６２ｂ、３６３ｂによる第１の磁束回路３６８ｂおよび第２の磁束回路３６９ｂが形成される。即ち、図８におけるセレクトアクチュエータ３ｂにおいては、永久磁石３６２ｂのＮ極、中間ヨーク３６１ｂ、コイル３９ｂ、固定ヨークとして機能するケーシング３２、可動ヨーク３６４ｂの鍔部３６４ｄ、可動ヨーク３６４ｂの筒状部３６４ｃ、永久磁石３６２ｂのＳ極を通る第１の磁気回路３６８ｂと、永久磁石３６３ｂのＮ極、中間ヨーク３６１ｂ、コイル３９ｂ、固定ヨークとして機能するケーシング３２、可動ヨーク３６５ｂの鍔部３６５ｄ、可動ヨーク３６５ｂの筒状部３６５ｃ、永久磁石３６３ｂのＳ極を通る第２の磁気回路３６９ｂが形成される。このような状態において、コイル３９ｂに図９の（ａ）で示す方向に電流を流すと、磁石可動体３６ｂ即ちコントロールシャフト３３には図９の（ａ）において左方に推力が発生する。一方、コイル３９ｂに図９の（ｂ）で示すように図９の（ａ）と反対方向に電流を流すと、磁石可動体３６ｂ即ちコントロールシャフト３３には図９の（ｂ）において右方に推力が発生する。
【００２５】
以上のように、別途参考例におけるセレクトアクチュエータ３ｂは、一対の永久磁石３６２ｂ、３６３ｂが中間ヨーク３６１ｂを挟んで配設され、この一対の永久磁石３６２ｂ、３６３ｂの互いに対向する端面にＮ極が形成されているので、両永久磁石３６２ｂ、３６３ｂから出た磁束は互いに反発しつつコイル３９ｂに向かう。従って、別途参考例におけるセレクトアクチュエータ３ｂにおいては、磁束がコイル３９ｂを直交する状態で通過するため、磁石可動体３６ｂ即ちコントロールシャフト３３に発生する推力を大きくすることができる。なお、一対の永久磁石３６２ｂ、３６３ｂの互いに対向する端面にはＳ極を形成してもよい。即ち、一対の永久磁石３６２ｂ、３６３ｂの互いに対向する端面が同極に形成されていることが望ましい。また、第３の実施形態におけるセレクトアクチュエータ３ｂにおいては、図９の（ａ）および図９の（ｂ）に示すように一対の永久磁石３６２ｂ、３６３ｂによる第１の磁束回路３６８ｂおよび第２の磁束回路３６９ｂが形成され、固定ヨークとして機能するケーシング３２の内周面と一対の可動ヨーク３６４ｂ、３６５ｂの鍔部３６４ｄ、３６５ｄの外周面とが近接して構成されているので、磁束に対する大きなエアーギャップがコイル３９ｂのみとなる。従って、別途参考例における磁石式アクチュエータ３ｂは、一対の永久磁石３６２ｂ、３６３ｂによる磁束回路中のエアーギャップを可及的に小さくすることができ、大きな推力を得ることができる。
【００２６】
次に、シフトアクチュエータ５について、主に図１および図３を参照して説明する。
図示の実施形態におけるシフトアクチュエータ５は、上記コントロールロッド３３と同一軸線上に配設されており、上記セレクトアクチュエータを構成するケーシング３２の図１において右端に連結されたケーシング５０を具備している。このケーシング５０は、ステンレス鋼やアルミ合金等の非磁性材によって形成された基盤５１と、該基盤５１の図１において右側に装着されるアルミ合金等の非磁性材によって形成されたカップ状のカバー部材５２とによって構成されている。このように構成されたケーシング５０内にシフトアクチュエータ５の駆動機構を構成する正転方向および逆転方向に所定角度回動可能な両方向ロータリソレノイド６０が配設されている。ロータリソレノイド６０は、上記コントロールロッド３３と同一軸線上に配設されている。このロータリソレノイド６０は、上記基盤５１に連結ピン６１、６１によって装着されたベース６２を具備している。このベース６２は磁性材によって形成され、第１のステータ６２１と第２のステータ６２２を備えている。第１のステータ６２１には合成樹脂等の非磁性材によって形成されたボビン６３１に捲回された第１のコイル６４１が装着されており、第２のステータ６２２には合成樹脂等の非磁性材によって形成されたボビン６３２に捲回された第２のコイル６４２が装着されている。第１のコイル６４１および第２のコイル６４２の内側にはベース６２に装着された非磁性材からなる筒状の支持部材６５が配設されている。
【００２７】
上記ベース６２を構成する第１のステータ６２１および第２のステータ６２２の図１において右側にはロータ７０が配設されている。このロータ７０は、ロータ本体７１と該ロータ本体７１に装着された第１の永久磁石７２および第２の永久磁石７３とからなっている。ロータ本体７１は磁性材によって円盤状に形成されており、中心部に正方形の嵌合穴７１１を備えている。このように構成されたロータ本体７１は、上記ケーシング５０を構成するカバー部材５２と支持部材６５に軸受７３、７４を介して回転可能に支持されている。また、ロータ本体７１の中心部に形成された正方形の嵌合穴７１１には、上記コントロールシャフト３３の図１において右端部に断面形状が正方形に形成された嵌合部３３１が嵌合される。従って、ロータ本体７１とコントロールシャフト３３とは、軸方向には相対的に摺動可能であるが、回転方向には一体的に回動する。ロータ本体７１の上記第１のステータ６２１および第２のステータ６２２と対向する面には第１の永久磁石７２および第２の永久磁石７３が装着されている。この第１の永久磁石７２は、第１のステータ６２１および第２のステータ６２２と対向する側の面がＮ極に着磁され、ロータ本体７１側の面がＳ極に着磁されている。また、第２の永久磁石７３は、第１のステータ６２１および第２のステータ６２２と対向する側の面がＳ極に着磁され、ロータ本体７１側の面がＮ極に着磁されている。
【００２８】
図示の実施形態におけるシフトアクチュエータ５は以上のように構成されており、その作動について図３および図５の（ａ）〜（ｆ）を参照して説明する。図３は、ロータリソレノイド６０を構成するロータ７０のロータ本体７１に装着された第１の永久磁石７２と第２の永久磁石７３が第１のステータ６２１と第２のステータ６２２の間に位置付けられ、第１のコイル６４１および第２のコイル６４２への通電が遮断されたＯＦＦ状態を示すものである。シフトレバー３４が図２で示すニュートラル状態のとき、シフトアクチュエータ５は図３に示す位置に位置付けられるように構成されている。
【００２９】
シフトアクチュエータ５は、図３の状態から第１のステータ６２１がＮ極になるように第１のコイル６４１に電圧を印加するとともに、第２のステータ６２２がＳ極になるように第２のコイル６４２に電圧を印加すると、図５の（ａ）に示すようにロータ６０には反時計方向（正転方向）に回動するトルクが発生する。即ち、第１の永久磁石７２のＮ極と第１のステータ６２１のＮ極および第２の永久磁石７３のＳ極と第２のステータ６２２のＳ極が反発し、第１の永久磁石７２のＮ極と第２のステータ６２２のＳ極および第２の永久磁石７３のＳ極と第１のステータ６２１のＮ極とが吸引しあって、ロータ７０は図５の（ａ）において反時計方向（正転方向）に回動するトルクを発生する。そして、ロータ７０は図５の（ｂ）で示すように略６０度の角度回動した時点で図示しないストッパーによって停止されるとともに、この状態で第１のコイル６４１および第２のコイル６４２への通電が遮断（ＯＦＦ）される。このときのシフトアクチュエータ５の作動は、シフトレバー３４を図２において矢印３４ａで示す一方のシフト方向に作動せしめる。
【００３０】
一方、シフトアクチュエータ５は、図５の（ａ）状態から第１のステータ６２１がＳ極になるように第１のコイル６４１に電圧を印加するとともに、第２のステータ６２２がＮ極になるように第２のコイル６４２に電圧を印加すると、図５の（ｃ）に示すようにロータ７０には時計方向（逆転方向）に回動するトルクが発生する。即ち、第１の永久磁石７２のＮ極と第２のステータ６２２のＮ極および第２の永久磁石７３のＳ極と第１のステータ６２１のＳ極が反発し、第１の永久磁石７２のＮ極と第１のステータ６２１のＳ極および第２の永久磁石７３のＳ極と第２のステータ６２２のＮ極とが吸引しあって、ロータ７０は図５の（ｃ）において時計方向（逆転方向）に回動するトルクを発生する。そして、ロータ７０は図５の（ｄ）で示すように略６０度の角度回動した時点で図示しないストッパーによって停止されるとともに、この状態で第１のコイル６２１および第２のコイル６２２への通電が遮断（ＯＦＦ）される。このときのシフトアクチュエータ５の作動は、シフトレバー３４を図２において矢印３４ｂで示す他方のシフト方向に作動せしめる。
【００３１】
次に、図５の（ｂ）で示す一方のシフト方向へのギヤイン状態からギヤ抜きシフト動作を行う場合は、図５の（ｅ）で示すように第１のステータ６２１がＳ極になるように第１のコイル６４１に電圧を印加するとともに、第２のステータ６２２がＮ極になるように第２のコイル６４２に電圧を印加する。この結果、第１の永久磁石７２のＮ極と第２のステータ６２２のＮ極および第２の永久磁石７３のＳ極と第１のステータ６２１のＳ極が反発して時計方向（逆転方向）に回動するトルクが発生する。そして、ロータ７０が図５の（ａ）位置まで回動した時点で第１のコイル６４１および第２のコイル６４２への通電が遮断（ＯＦＦ）される。
【００３２】
また、図５の（ｄ）で示す他方のシフト方向へのギヤイン状態からギヤ抜きシフト動作を行う場合は、図５の（ｆ）で示すように第１のステータ６２１がＮ極になるように第１のコイル６４１に電圧を印加するとともに、第２のステータ６２２がＳ極になるように第２のコイル６４２に電圧を印加する。この結果、第１の永久磁石７２のＮ極と第１のステータ６２１のＮ極および第２の永久磁石７３のＳ極と第２のステータ６２２のＳ極が反発して反時計方向（正転方向）に回動するトルクが発生する。そして、ロータ７０が図５の（ａ）位置まで回動した時点で第１のコイル６４１および第２のコイル６４２への通電が遮断（ＯＦＦ）される。
【００３３】
以上のように、変速操作装置２を構成するシフトアクチュエータ５は、シフトレバー３４を装着したコントロールシャフト３３をシフト方向に回動するための駆動手段をロータリソレノイドによって構成したので、回転機構がないため耐久性が向上するとともに、電動モータを用いたアクチュエータのようにボールネジ機構や歯車機構からなる減速機構が不要となり、コンパクトに構成することができるとともに、作動速度を速くすることができる。しかも、変速操作装置を構成するセレクトアクチュエータ３とシフトアクチュエータ５は、同一軸線上に配置されるので、極めてコンパクトな変速操作装置２を構成することができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明による変速操作装置は以上のように構成されているので、以下に述べる作用効果を奏する。
【００３５】
即ち、本発明によれば、変速操作装置を構成するセレクトアクチュエータは、シフトレバーを装着したコントロールシャフトが磁石可動体と固定ヨークおよびコイルとによって構成されるリニアモータの原理によって作動するので、回転機構がないため耐久性が向上するとともに、電動モータを用いたアクチュエータのようにボールネジ機構や歯車機構からなる減速機構が不要となり、コンパクトに構成することができるとともに、作動速度を速くすることができる。また、変速操作装置を構成するシフトアクチュエータは、コントロールシャフトをシフト方向に回動せしめるロータリソレノイドからなっているので、回転機構がないため耐久性が向上するとともに、電動モータを用いたアクチュエータのようにボールネジ機構や歯車機構からなる減速機構が不要となるので、コンパクトに構成することができるとともに、作動速度を速くすることができる。しかも、変速操作装置を構成するセレクトアクチュエータとシフトアクチュエータは、同一軸線上に配置されるので、極めてコンパクトな変速操作装置を構成することができる。
そして、本願発明のセレクトアクチュエータの磁石可動体は、外周面及び内周面に磁極を有する環状の永久磁石を備え、この永久磁石が、筒状の固定ヨークの内側に装着された単一のコイルと対向している。これによって、セレクトアクチュエータの構造が簡易になり、磁束がコイルに流れ込みやすくなる。さらに、永久磁石を装着する可動ヨークの両端に設けられた環状の鍔部が固定ヨークの内周面に近接していることから、エアギャップを可及的に小さくして漏洩する磁束の量を大幅に減少することが可能であり、シフトアクチュエータとして採用されるロータリソレノイドの磁性体（ステータ）に、漏洩磁束により悪影響が生じるのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本構成となる変速操作装置の参考例を示す断面図。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図。
【図３】図１におけるＢ−Ｂ線断面図。
【図４】図１に示す変速操作装置を構成するセレクトアクチュエータの作動説明図。
【図５】図１に示す変速操作装置を構成するシフトアクチュエータの作動説明図。
【図６】本発明に従って構成された変速操作装置の実施形態を示すもので、セレクトアクチュエータの要部断面図。
【図７】図６に示す変速操作装置を構成するセレクトアクチュエータの作動説明図。
【図８】セレクトアクチュエータの別途参考例を示す要部断面図。
【図９】図８に示す変速操作装置を構成するセレクトアクチュエータの作動説明図。
【符号の説明】
２：変速操作装置
３：セレクトアクチュエータ（参考例）
３ａ：セレクトアクチュエータ（本発明の実施形態）
３ｂ：セレクトアクチュエータ（別途参考例）
３１、３２：ケーシング
３３：コントロールシャフト
３４：シフトレバー
３５：シフトスリーブ
３６：磁石可動体
３６１：永久磁石
３６２、３６３：可動ヨーク
３６ａ：磁石可動体
３６０ａ：可動ヨーク
３６４ａ：永久磁石
３６ｂ：磁石可動体
３６１ｂ：中間ヨーク
３６２ｂ、３６３ｂ：永久磁石
３６４ｂ、３６５ｂ：可動ヨーク
３９、４０：コイル
３９ａ：コイル
３９ｂ：コイル
４５：第１のセレクト位置規制手段
４６：第２のセレクト位置規制手段
５：シフトアクチュエータ
５０：ケーシング
５１：ケーシングの基盤
５２：ケーシングのカバー部材
６０：ロータリソレノイド
６２：ベース
６２１：第１のステータ
６２２：第２のステータ
６４１：第１のコイル
６２２：第２のコイル
７０：ロータ
７１：ロータ本体
７２：第１の永久磁石
７３：第２の永久磁石
Claims (3)
- シフトレバーをセレクト方向に作動するセレクトアクチュエータと、該シフトレバーをシフト方向に作動するシフトアクチュエータとを有する変速操作装置において、
該セレクトアクチュエータは、該シフトレバーに連結され軸方向に摺動可能なコントロールシャフトと、該コントロールシャフトの外周面に装着された磁石可動体と、該磁石可動体を包囲して配設された筒状の固定ヨークと、該固定ヨークの内側に装着された単一のコイルとを具備しており、
該磁石可動体が、該コントロールシャフトの外周面に装着された可動ヨークと、外周面および内周面に磁極を有する環状の永久磁石とを備え、
該可動ヨークが、筒状部と、外周面が該固定ヨークの内周面に近接するように該筒状部の両端に設けられた環状の鍔部とを備え、かつ、該環状の永久磁石が、該永久磁石の外周面が該コイルと対向するように該可動ヨークの該筒状部の外周面に装着されており、
該シフトアクチュエータは、該コントロールシャフトをシフト方向に回動せしめるロータリソレノイドからなっている、ことを特徴とする変速操作装置。 - 該セレクトアクチュエータは、該コイルに供給する電力量に対応して該コントロールシャフトに発生する推力に応じて該コントロールシャフトの作動位置を規制するセレクト位置規制手段を具備している、請求項１記載の変速操作装置。
- 該シフトアクチュエータの該ロータリソレノイドは、該コントロールシャフトと同一軸線上に配設され、該ロータリソレノイドのロータが該コントロールシャフトに軸方向に相対移動可能に装着されている、請求項１に記載の変速操作装置。
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