JP4258982B2 - 変速操作装置 - Google Patents
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Description
【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たコントロールシャフトをセレクト方向に回動せしめるロータリソレノイドを備えており、
該シフトアクチュエータは、該コントロールシャフトに配設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軸方向に併設された一対のコイルとを具備し、かつ、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、該可動ヨークの外周面に装着され外周面および内周面に磁極を有する永久磁石とを備え、該永久磁石の外周面が該一対のコイルと対向するように配置されており、該永久磁石により該一対のコイルのそれぞれに生じる磁束回路と、それぞれのコイルに流れる電流との作用により、コントロールシャフトを軸方向に作動せしめる」
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。
【0007】
更に、本発明においては、上記セレクトアクチュエータが上記ロータリソレノイドの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回動力に応じてコントロールシャフトの回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。このセレクト位置規制手段は、変速操作装置のケーシングにコントロールシャフトの中心軸に対して対称的に並行して配置され、かつ、ばねにより押圧される2個のプランジャーを備え、このプランジャーが、上記シフトレバー設けた2個のレバー部と当接し、ロータリソレノイドの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の回動位置を決定するように構成することができる。
【0008】
また、本発明においては、上記可動ヨークが、該永久磁石が装着される筒状部と該筒状部の両端に設けられた環状の鍔部とを備え、該鍔部の外周面が該固定ヨークの内周面に近接して構成されている変速操作装置が提供される。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、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を参照して、更に詳細に説明する。
【0011】
図1は本発明に従って構成された変速操作装置の第1の実施形態を示す断面図、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。
第1の実施形態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6とから構成されている。図示の実施形態におけるセレクトアクチュエータ3は、筒状に形成されたケーシング31を具備している。このケーシング31は、中間部に設けられた中間壁311によって区画された第1の部屋312と第2の部屋313を備えている。このように構成されたケーシング31内を貫通してコントロールシャフト33が配設されている。このコントロールシャフト33は、ケーシング31の図1において左端に形成された端壁314とケーシング31の図1において右端に装着された仕切り壁32によって回転可能でかつ軸方向に摺動可能に支持されている。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、第1の部屋312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315を挿通して下方に延び、図2に示すように第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。
【0012】
上記ケーシング31の第2の部屋313には、セレクトアクチュエータ3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ーソレノイド40が配設されている。ロータリーソレノイド40は、上記コントロールシャフト33と同一軸線上に配設されている。このロータリーソレノイド40は、上記仕切り壁32に連結ピン41、41によって装着されたベース42を具備している。このベース42は磁性材によって形成され、第1のステータ421と第2のステータ422を備えている。第1のステータ421には合成樹脂等の非磁性材によって形成されたボビン431に捲回された第1のコイル441が装着されており、第2のステータ422には合成樹脂等の非磁性材によって形成されたボビン432に捲回された第2のコイル442が装着されている。第1のコイル441および第2のコイル442の内側にはベース42に装着された非磁性材からなる筒状の支持部材45が配設されている。
【0013】
上記ベース42を構成する第1のステータ421および第2のステータ422の図1において左側にはロータ50が配設されている。このロータ50は、ロータ本体51と該ロータ本体51に装着された第1の永久磁石52および第2の永久磁石53とからなっている。ロータ本体51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511を備えている。このように構成されたロータ本体51は、上記ケーシング31の中間壁311と支持部材45に軸受54、55を介して回転可能に支持されている。また、ロータ本体51の中心部に形成された正方形の嵌合穴511には、上記コントロールシャフト33の中間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51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51の上記第1のステータ421および第2のステータ422と対向する面には第1の永久磁石52および第2の永久磁石53が装着されている。この第1の永久磁石52は、第1のステータ421および第2のステータ422と対向する側の面がN極に着磁され、ロータ本体51側の面がS極に着磁されている。また、第2の永久磁石53は、第1のステータ421および第2のステータ422と対向する側の面がS極に着磁され、ロータ本体51側の面がN極に着磁されている。
【0014】
図示の実施形態における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、以下その作動について図3および図4の(a)〜(f)を参照して説明する。
図3はロータリーソレノイド40を構成するロータ50のロータ本体51に装着された第1の永久磁石52と第2の永久磁石53が第1のステータ421と第2のステータ422の間に位置付けられ、第1のコイル441および第2のコイル442への通電が遮断されたOFF状態を示すものである。ロータリーソレノイド40が図3に示す状態のとき、シフトレバー34が図2において実線で示す位置に位置付けられるように構成されている。
【0015】
セレクトアクチュエータ3は、図3の状態から第1のステータ421がN極になるように第1のコイル441に電圧を印加するとともに、第2のステータ422がS極になるように第2のコイル442に電圧を印加すると、図4の(a)に示すようにロータ50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52のN極と第1のステータ421のN極および第2の永久磁石53のS極と第2のステータ422のS極が反発し、第1の永久磁石52のN極と第2のステータ422のS極および第2の永久磁石53のS極と第1のステータ421のN極とが吸引しあって、ロータ50は図4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50は図4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441および第2のコイル442への通電が遮断(OFF)される。このときのセレクトアクチュエータ3の作動は、シフトレバー34を図2において矢印34aで示す一方のセレクト方向に作動せしめる。
【0016】
一方、セレクトアクチュエータ3は、図4の(a)状態から第1のステータ421がS極になるように第1のコイル441に電圧を印加するとともに、第2のステータ422がN極になるように第2のコイル442に電圧を印加すると、図4の(c)に示すようにロータ50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52のN極と第2のステータ422のN極および第2の永久磁石53のS極と第1のステータ421のS極が反発し、第1の永久磁石52のN極と第1のステータ421のS極および第2の永久磁石53のS極と第2のステータ422のN極とが吸引しあって、ロータ50は図4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50は図4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441および第2のコイル442への通電が遮断(OFF)される。このときのセレクトアクチュエータ3の作動は、シフトレバー34を図2において矢印34bで示す他方のセレクト方向に作動せしめる。
【0017】
次に、図4の(b)で示す一方のセレクト位置から他方のセレクト位置へセレクト動作を行う場合は、図4の(e)で示すように第1のステータ421がS極になるように第1のコイル441に電圧を印加するとともに、第2のステータ422がN極になるように第2のコイル442に電圧を印加する。この結果、第1の永久磁石52のN極と第2のステータ422のN極および第2の永久磁石53のS極と第1のステータ421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50が図4の(a)位置まで回動した時点で第1のコイル441および第2のコイル442への通電が遮断(OFF)される。
【0018】
また、図4の(d)で示す他方のセレクト位置から一方のセレクト位置へセレクト動作を行う場合は、図4の(f)で示すように第1のステータ421がN極になるように第1のコイル441に電圧を印加するとともに、第2のステータ422がS極になるように第2のコイル442に電圧を印加する。この結果、第1の永久磁石52のN極と第1のステータ421のN極および第2の永久磁石53のS極と第2のステータ422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50が図4の(a)位置まで回動した時点で第1のコイル441および第2のコイル442への通電が遮断(OFF)される。
上記ロータリーソレノイド40の回動力の大きさは、第1のコイル441および第2のコイル442に供給する電力量によって決まる。
【0019】
図示の実施形態におけるセレクトアクチュエータ3は、上記ロータリーソレノイド40の回動力即ちコントロールシャフト33に作用する回動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57および第2のセレクト位置規制手段58を具備している(図2参照)。なお、上記シフトレバー34の基部340には、第1のセレクト位置規制手段57および第2のセレクト位置規制手段58と係合する第1のレバー部342および第2のレバー部343が設けられている。つまり、セレクト位置規制手段57、58は、変速操作装置のケーシング31にコントロールシャフト33の中心軸に対して対称的に並行して配置されるとともに、シフトレバー34にはコントロールシャフト33の中心軸に対して対称的に2個のレバー部342、343が設けられている。
第1のセレクト位置規制手段57は、上記ケーシング31の上壁における上記第1のレバー部342と対向する位置に設けられた第1のボス部571と、該第1のボス部571に上記第1のレバー部342と対向して形成されたプランジャー挿通穴572と、該プランジャー挿通穴572内に配設されプランジャー573と、該プランジャー573とプランジャー挿通穴752を塞ぐプラグ574との間に配設された圧縮コイルばね575とからなっている。なお、上記プランジャー573の上端部には大径部573aが設けられており、この大径部573aがプランジャー挿通穴572の下端部に設けられた棚部572aに当接してプランジャー573の下方即ち第1のレバー部342方向への移動が規制されている。そして、プランジャー573の先端と第1のレバー部342との間には、シフトレバー34が図2で示す状態のとき所定の間隔を有するように構成されている。
【0020】
次に、上記第2のセレクト位置規制手段58について説明する。
第2のセレクト位置規制手段58は、上記ケーシング31の上壁における上記第2のレバー部343と対向する位置に設けられた第2のボス部581と、該第1のボス部581に上記第2のレバー部343と対向して形成されたプランジャー挿通穴582と、該プランジャー挿通穴582内に配設されプランジャー583と、該プランジャー583とプランジャー挿通穴582を塞ぐプラグ584との間に配設された圧縮コイルばね585とからなっている。なお、上記プランジャー583の上端部には大径部583aが設けられており、この大径部583aがプランジャー挿通穴582の下端部に設けられた棚部582aに当接してプランジャー583の下方即ち第2のレバー部343方向への移動が規制されている。そして、プランジャー583の先端と第2のレバー部343との間には、シフトレバー34が図2で示す状態のとき所定の間隔を有するように構成されている。
【0021】
第1のセレクト位置規制手段57および第2のセレクト位置規制手段58は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
シフトレバー34を図2に示す状態から上述したように矢印34aで示す一方のセレクト方向に作動するために、第1のステータ431がN極になるように第1のコイル441に電圧を印加するとともに、第2のステータ432がS極になるように第2のコイル442に電圧を印加する。このとき、第1のコイル441および第2のコイル442に印加する電圧が例えば2.4Vであると、シフトレバー34の第1のレバー部342が第1のセレクト位置規制手段57を構成するプランジャー573の下端に当接して位置規制される。この状態においては、ロータリーソレノイド40によってシフトレバー34を回動する回動力よりコイルばね575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、シフトレバー34は第1のレバー部342がプランジャー573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。なお、上記第1のコイル441および第2のコイル442に印加する電圧が例えば4.8Vであると、ロータリーソレノイド40によってシフトレバー34を回動する回動力がコイルばね575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、シフトレバー34は第1のレバー部342がプランジャー573に当接した後にコイルばね575のばね力に抗して図2において矢印34aで示す一方のセレクト方向に回動し、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。
【0022】
次に、シフトレバー34を図2に示す状態から上述したように矢印34bで示す他方のセレクト方向に作動するために、第1のステータ431がS極になるように第1のコイル441に電圧を印加するとともに、第2のステータ432がN極になるように第2のコイル442に電圧を印加する。このとき、第1のコイル441および第2のコイル442に印加する電圧が例えば2.4Vであると、シフトレバー34の第2のレバー部343が第2のセレクト位置規制手段58を構成するプランジャー583の下端に当接して位置規制される。この状態においては、ロータリーソレノイド40によってシフトレバー34を回動する回動力よりコイルばね585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、シフトレバー34は第2のレバー部343がプランジャー583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3のセレクト位置SP3に位置付けされる。なお、上記第1のコイル441および第2のコイル442に印加する電圧が例えば4.8Vであると、ロータリーソレノイド40によってシフトレバー34を回動する回動力がコイルばね585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、シフトレバー34は第2のレバー部343がプランジャー583に当接した後にコイルばね585のばね力に抗して図2において矢印34bで示す他方のセレクト方向に回動し、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4のセレクト位置SP4に位置付けされる。
以上のように、図示の実施形態においては第1のセレクト位置規制手段57および第2のセレクト位置規制手段58を設けたので、第1のコイル441および第2のコイル442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。
【0023】
以上のように、変速操作装置2を構成す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をセレクト方向に回動するための駆動手段をロータリーソレノイド40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、セレクトアクチュエータ3のロータリーソレノイド40はコントロールシャフト33と同一軸線上に配設されるので、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。
【0024】
次に、本発明に従って構成されたシフトアクチュエータ6の一実施形態について、図1および図5を参照して説明する。
図1に示す第1の実施形態におけるシフトアクチュエータ6は、上記コントロールシャフト33が貫通して配設されるケーシング61を具備している。このケーシング61は、磁性材によって筒状に形成されており、図示の実施形態においては固定ヨークとして機能する。ケーシング61の図1において左端は上記仕切り壁32に連結されており、ケーシング61の図1において右端に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端壁62が装着されている。この端壁62の中央部には支持部621が設けられており、この支持部621に形成された支持穴622に上記コントロールシャフト33を嵌挿することにより、コントロールシャフト33が回転可能かつ軸方向に摺動可能に支持される。なお、端壁62に設けられた支持部621にはねじが形成されており、この支持部621にコントロールシャフト33の右端部を覆うキャップ63が螺合して装着されている。
【0025】
コントロールシャフト33のケーシング61内に配置された部分には、磁石可動体65が配設されている。この磁石可動体65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651と、該可動ヨーク651の外周面に配設された環状の永久磁石652とを具備している。上記可動側ヨーク651は磁性材によって形成され、永久磁石652が装着される筒状部651aと、該筒状部651aの両端にそれぞれ設けられた環状の鍔部651b、651cとを有しており、鍔部651b、651cの外周面が上記固定ヨークとして機能するケーシング61の内周面に近接して構成されている。鍔部651b、651cの外周面と固定ヨークとして機能するケーシング61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651は、コントロールシャフト33に形成された段部332によって図1において左端が規制され、その右端がコントロールシャフト33に装着されたスナップリング653によって位置規制されている。上記永久磁石652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652は、可動ヨーク651の筒状部651a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可動側ヨーク651の筒状部651aに装着されたスナップリング654、654によって軸方向移動が規制されている。
【0026】
上記磁石可動体65の外周側には、磁石可動体65を包囲して一対のコイル66、67が軸方向に併設されている。この一対のコイル66、67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61の内周面に装着されたボビン68に捲回されており、図示しない電源回路に接続するようになっている。なお、ケーシング61の図1において右端部には段部611が設けられており、この段部611に上記一対のコイル66、67を捲回したボビン68の右端を当接して位置決めする。また、ボビン68の図1において左端はケーシング61の内側に嵌合されたスリーブ69によって位置決めされている。このスリーブ69は磁性材によって形成されており、図示の実施形態においてはケーシング61とともに固定ヨークとして機能する。
【0027】
図示の実施形態におけるシフトアクチュエータ6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65と固定ヨークとして機能するケーシング61および一対のコイル66、67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5を参照して説明する。
り、以下その作動について図5を参照して説明する。
シフトアクチュエータ6においては、図5の(a)乃至図5の(d)に示すように永久磁石652による第1の磁束回路657および第2の磁束回路658が形成される。即ち、図示の実施形態におけるシフトアクチュエータ6においては、永久磁石652のN極、一対のコイルの一方コイル66、固定ヨークとして機能するケーシング61、可動側ヨーク651の鍔部651b、可動ヨーク651の筒状部651a、永久磁石652のS極を通る第1の磁気回路657と、永久磁石652のN極、一対のコイルの他方コイル67、固定ヨークとして機能するケーシング61およびスリーブ69、可動側ヨーク651の鍔部651c、可動ヨーク651の筒状部651a、永久磁石652のS極を通る第2の磁気回路658が形成される。
【0028】
コントロールシャフト33の作動位置が図1即ち図5の(a)に示すニュートラル位置(中立位置)にある状態で、一対のコイルの66、67に図5の(a)に示すように互いに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65即ちコントロールシャフト33には矢印で示すように互いに打ち消し合う方向に推力が発生する。従って、コントロールシャフト33は図1および図5の(a)で示すニュートラル位置(中立位置)に維持される。
【0029】
次に、コントロールシャフト33の作動位置がニュートラル位置(中立位置)にある状態で、一対のコイルの66、67に図5の(b)に示すように同じ方向に電流を流すと、磁石可動体65即ちコントロールシャフト33には図5の(b)において矢印で示すように左方に推力が発生する。この結果、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に装着されているシフトレバー34が矢印34cで示す一方のシフト方向にシフト作動せしめられる。
【0030】
また、コントロールシャフト33の作動位置がニュートラル位置(中立位置)にある状態で、一対のコイルの66、67に図5の(c)に示すように上記図5の(b)と反対方向に電流を流すと、磁石可動体65即ちコントロールシャフト33には図5の(c)において矢印で示すように右方に推力が発生する。この結果、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に装着されているシフトレバー34が矢印34dで示す他方のシフト方向にシフト作動せしめられる。
【0031】
一方、コントロールシャフト33が図1において左方に移動せしめられた状態で、一対のコイルの66、67に図5の(d)に示すように互いに反対方向に電流を流すと、磁石可動体65即ちコントロールシャフト33には矢印で示すように互いに打ち消し合う方向に推力が発生する。このとき、コントロールシャフト33即ち磁石可動体65が左方に移動せしめられた状態では、永久磁石652によってによって形成される第1の磁束回路657と第2の磁束回路658によりコイルを通る磁束が生じるが、コイル67を通る磁束量の方がコイル66を通る磁束量より多くなる。従って、他方のコイルの67に図5の(d)に示す方向に電流を流すことによって磁石可動体65即ちコントロールシャフト33に発生する右方への推力は、一方のコイル66に図5の(d)に示す方向に電流を流すことによって磁石可動体65即ちコントロールシャフト33に発生する左方への推力より大きくなる。この結果、コントロールシャフト33は、図5の(d)において右方向に移動する。このようにして、コントロールシャフト33が図5の(d)において右方向に移動すると、ニュートラル位置(中立位置)に近づくに従って、コイル67を通る磁束量が低下し、コイル66を通る磁束量が増加する。そして、コントロールシャフト33がニュートラル位置(中立位置)に達すると、コイル66とコイル67を通る磁束量が同等となり、この結果、コントロールシャフト33に発生する左方への推力と右方への推力が等しくなって、コントロールシャフト33即ち該コントロールシャフト33に装着されたシフトレバー34はニュートラル位置(中立位置)で停止する。
【0032】
以上のように、図1の実施形態におけるシフトアクチュエータ6は、コントロールシャフト33が磁石可動体65と固定ヨークとして機能するケーシング61および一対のコイル66、67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、回転機構がなく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。また、図1の実施形態におけるシフトアクチュエータ6は、磁石可動体65を構成する可動ヨーク651の鍔部651aおよび651cの外周面が固定ヨークとして機能するケーシング61の内周面と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66、67部のみとなるため、永久磁石652による第1の磁束回路657および第2の磁束回路658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。
【0033】
次に、本発明に従って構成されたシフトアクチュエータの参考例について、図6および図7を参照して説明する。図6に示す参考例におけるシフトアクチュエータ6aは、コントロールシャフト33に配設される磁石可動体65aが上記図1の実施形態におけるシフトアクチュエータ6の磁石可動体65と相違するが、その他の構成部材は上記図1の実施形態におけるシフトアクチュエータ6と実質的に同一でよい。従って、図6には図1の実施形態におけるシフトアクチュエータ6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。
【0034】
図6に示す参考例におけるシフトアクチュエータ6aを構成する磁石可動体65aは、コントロールシャフト33の外周面に上記一対のコイル66、67の内周面と対向して配設された中間ヨーク650aと、該中間ヨーク650aを挟んで両側にそれぞれ配設された一対の永久磁石652a、653aと、該一対の永久磁石652a、653a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654a、655aとを具備している。中間ヨーク651a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652a、653aは、軸方向両端面に磁極を備えており、図示の参考例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654a、655aはそれぞれ磁性材によって形成され、それぞれ筒状部654c、655cと、該筒状部654c、655cのそれぞれ軸方向外側端に設けられた環状の鍔部654d、655dとを有しており、鍔部654d、655dの外周面が上記固定ヨークとして機能するケーシング61およびスリーブ69の内周面に近接して構成されている。鍔部654d、655dの外周面と固定ヨークとして機能するケーシング61およびスリーブ69の内周面との隙間は、上記図1の実施形態おけるシフトアクチュエータ6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654a、655aは、図示の参考例においてはそれぞれ筒状部654c、655cと鍔部654d、655d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として機能するケーシング61およびスリーブ69の内周面に近接する鍔部のみによって構成してもよい。
【0035】
図6の参考例におけるシフトアクチュエータ6a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。図6の参考例におけるシフトアクチュエータ6aにおいては、図7の(a)乃至図7の(d)に示すように一対の永久磁石652a、653aによる第1の磁束回路657aおよび第2の磁束回路658aが形成される。コントロールシャフト33の作動位置が図7の(a)に示すニュートラル位置(中立位置)にある状態で、一対のコイルの66、67に図7の(a)に示すように互いに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65a即ちコントロールシャフト33には矢印で示すように互いに打ち消し合う方向に推力が発生する。従って、コントロールシャフト33は図6および図7の(a)で示すニュートラル位置(中立位置)に維持される。
【0036】
次に、コントロールシャフト33の作動位置がニュートラル位置(中立位置)にある状態で、一対のコイルの66、67に図7の(b)に示すように同じ方向に電流を流すと、磁石可動体65a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左方に推力が発生する。この結果、コントロールシャフト33が図7において左方に移動し、コントロールシャフト33に装着されているシフトレバー34が図1において矢印34cで示す一方のシフト方向にシフト作動せしめられる。
【0037】
また、コントロールシャフト33の作動位置がニュートラル位置(中立位置)にある状態で、一対のコイルの66、67に図7の(c)に示すように上記図7の(b)と反対方向に電流を流すと、磁石可動体53a即ちコントロールシャフト33には図7の(c)において矢印で示すように右方に推力が発生する。この結果、コントロールシャフト33が図7において右方に移動し、コントロールシャフト33に装着されているシフトレバー34が矢印34dで示す他方のシフト方向にシフト作動せしめられる。
【0038】
一方、コントロールシャフト33が図6において左方に移動せしめられた状態で、一対のコイルの66、67に図7の(d)に示すように互いに反対方向に電流を流すと、第1の磁束回路657aおよび第2の磁束回路658aとも他方のコイルの67を通っているので、他方のコイルの67に流れる電流によって磁石可動体65a即ちコントロールシャフト33には図7の(d)において矢印で示すように右方に推力が発生する。このようにして、コントロールシャフト33が図7の(d)において右方向に移動すると、ニュートラル位置(中立位置)に近づくに従って、一方の永久磁石652aによって形成される第1の磁束回路657aが一方のコイルの66を通過するようになるため、一方のコイルの66に流れる電流によって磁石可動体65a即ちコントロールシャフト33には図7の(d)において左方に推力が作用する。この一方のコイルの66に流れる電流による左方への推力は、磁石可動体65a即ちコントロールシャフト33がニュートラル位置(中立位置)に近づくに従って増加する。そして、磁石可動体65a即ちコントロールシャフト33がニュートラル位置(中立位置)に達すると、一方のコイルの66に流れる電流による左方への推力と他方のコイルの67に流れる電流による右方への推力とが同等となり、この結果、磁石可動体65a即ちコントロールシャフト33はニュートラル位置(中立位置)で停止する。
【0039】
以上のように、図6の参考例におけるシフトアクチュエータ6aは、磁石可動体65aを構成する一対の永久磁石652a、653aが中間ヨーク650aを挟んで配設され、この一対の永久磁石652a、653a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652a、653aから出た磁束は互いに反発しつつ一対のコイルの66、67に向かう。従って、図6の参考例におけるシフトアクチュエータ6aにおいては、磁束が一対のコイルの66、67を直交する状態で通過するため、磁石可動体65a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652a、653a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652a、653a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、図6の参考例におけるシフトアクチュエータ6aにおいては、固定ヨーク固定ヨークとして機能するケーシング61およびスリーブ69と磁石可動体65aを構成する一対の可動ヨーク654a、655aの鍔部654d、655d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一対のコイルの66、67のみとなる。従って、図6の参考例におけるシフトアクチュエータ6aは、一対の永久磁石652a、653a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。
【0040】
【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。
【0041】
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、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。また、変速操作装置を構成するシフ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、セレクトアクチュエータを構成するロータリソレノイドのロータが、シフトアクチュエータにより往復動するコントロールシャフトに嵌め込まれ、これに直接装着されている。したがって、変速操作装置全体が極めてコンパクトとなり、変速機への搭載性が向上することとなる。シフトアクチュエータには、電磁的相互作用を発生するコイルとして一対のコイルが設置してあり、個々のコイルに流れる電流を制御することにより、変速段を切り換える際に迅速かつ正確な操作が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に従って構成された変速操作装置の第1の実施形態を示す断面図。
【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シフトアクチュエータの他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シフ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
31:ケーシング
33:コントロールシャフト
34:シフトレバー
40:ロータリーソレノイド
42:ベース
421:1のステータ
422:2のステータ
441:1のコイル
442:2のコイル
50:ロータ
51:ロータ本体
52:1の永久磁石
53:2の永久磁石
57:第1のセレクト位置規制手段
58:第2のセレクト位置規制手段
6:シフトアクチュエータ
61:ケーシング
63:キャップ
65:磁石可動体
66、67:コイル
68:ボビン
69:スリーブ
6a:シフトアクチュエータ(他の実施形態)
65a:磁石可動体
650a:中間ヨーク
652a、653a:永久磁石
654a、655a:可動ヨーク
Claims (5)
- 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たコントロールシャフトをセレクト方向に回動せしめるロータリソレノイドを備えており、
該シフトアクチュエータは、該コントロールシャフトに配設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軸方向に併設された一対のコイルとを具備し、かつ、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、該可動ヨークの外周面に装着され外周面および内周面に磁極を有する永久磁石とを備え、該永久磁石の外周面が該一対のコイルと対向するように配置されており、該永久磁石により該一対のコイルのそれぞれに生じる磁束回路と、それぞれのコイルに流れる電流との作用により、コントロールシャフトを軸方向に作動せしめ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記載の変速操作装置。
- 該セレクトアクチュエータは、該ロータリソレノイドの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回動力に応じて該コントロールシャフトの回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。
- 該セレクト位置規制手段が、変速操作装置のケーシングに該コントロールシャフトの中心軸に対して対称的に並行して配置され、かつ、ばねにより押圧される2個のプランジャーを備えるとともに、該シフトレバーには該コントロールシャフトの中心軸に対して対称的に2個のレバー部が設けられ、該コントロールシャフトが回動したときに、該プランジャーと該レバー部とが当接し、該ロータリソレノイドの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の回動位置が決定されるように構成されている請求項3記載の変速操作装置。
- 該可動ヨークは、該永久磁石が装着される筒状部と該筒状部の両端に設けられた環状の鍔部とを備え、該鍔部の外周面が該固定ヨークの内周面に近接して構成されている請求項1記載の変速操作装置。
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