JP5440862B2 - 変速装置 - Google Patents
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Description
この変速装置では、マニュアルトランスミッション(M/T)の変速装置と同様、メインシャフトの複数の変速ギヤとカウンタシャフトの複数の変速ギヤとが全て常時噛み合ったまま回転する。カウンタシャフトの各変速ギヤは、空転状態でカウンタシャフトに取り付けられている。各変速ギヤに一対一に対応付けられたスリーブが、所望の変速ギヤに挿入されることにより、当該変速ギヤとカウンタシャフトとが一体回転可能に連結される。各スリーブは、複数設けられたシフトフォークのいずれかと係合されており、このシフトフォークの駆動によって、対応するスリーブの挿入/非挿入が切り換えられる。また、複数のシフトフォークから、駆動の対象となる前記シフトフォークを選択するセレクト機構が設けられている。
また、特許文献2には、電動駆動部材として、電動アクチュエータに代えて電動モータを採用するものが開示されている。この構成では、第1電動モータの回転駆動力によってシフト動作が行われ、また、第2電動モータの回転駆動力によってセレクト動作が行われる。
そこで、本発明は、1つの電動モータの駆動力を用いてシフト動作およびセレクト動作を行うことができる変速装置を提供することを目的とする。
しかしながら、この場合、複雑な伝達機構が必要になり、駆動軸、第1および第2出力軸、ならびに第1および第2電磁クラッチを含む構造が複雑化するおそれがあるばかりか、第1および第2電磁クラッチが回転軸の軸方向に沿って延びるようになるので、装置が大型化する場合がある。
また、前記駆動軸は、軸体(46)と、前記軸体から径方向外方に向けて張り出した駆動ハブ(47)とを備えており、前記第1および第2出力軸は、前記駆動ハブを挟んで配置されていることが好ましい(請求項2)。この場合、装置の小型化を図りつつ、駆動軸から第1および第2出力軸へのトルク伝達の伝達効率を大きく保つことができる。
請求項4記載の発明は、モータハウジング(111)と、当該モータハウジングを貫通して延びる回転軸(114)とを有する電動モータ(109)と、前記回転軸の一端側に当該回転軸と一体回転可能に連結される第1駆動軸(120)と、前記第1駆動軸に対して前記電動モータと反対側に、当該第1駆動軸と同軸に回転可能に設けられた第1出力軸(129)と、前記第1駆動軸からの回転駆動力を前記第1出力軸に伝達/遮断する第1電磁クラッチ(130)と、前記回転軸における前記一端と反対側の他端側に、当該回転軸と回転軸と一体回転可能に連結される第2駆動軸(123)と、前記第2駆動軸に対して前記電動モータと反対側に、当該第2駆動軸と同軸に回転可能に設けられた第2出力軸(158)と、前記第2駆動軸からの回転駆動力を前記第2出力軸に伝達/遮断する第2電磁クラッチ(159)とを含み、前記第1出力軸に付与される前記電動モータの回転駆動力が、シフトフォーク(3〜6)を駆動するためのシフト動作に用いられており、前記第2出力軸に付与される前記電動モータの回転駆動力が、駆動の対象となる前記シフトフォーク(3〜6)を選択するためのセレクト動作に用いられている、変速装置(101;201)である。
しかしながら、この場合、複雑な伝達機構が必要になり、駆動軸、第1および第2出力軸、ならびに第1および第2電磁クラッチを含む構造が複雑化する場合がある。
前記第2変換機構が、前記第2出力軸と平行な所定の回転軸線まわりに回転可能に設けられたピニオン(36)と、前記ピニオンに、前記第2出力軸からの回転駆動力を伝達する伝達機構(56,81,95)と、前記シフトセレクト軸の周面に形成され、前記ピニオンと噛み合うラック歯(35)とを含んでいてもよい(請求項7)。
これに対し、請求項8では、第1および第2歯車の少なくとも一方がセクタ歯車からなっている。セクタ歯車は扇形状または半円状をなしている。
請求項9記載の発明は、前記回転軸と直交する方向に延びて、軸まわりへの回転により前記セレクト動作が行われるセレクト軸(103)と、前記回転軸および前記セレクト軸の双方に直交する方向に延びて、軸まわりへの回転により前記シフト動作が行われるシフト軸(102)と、前記第1出力軸に付与された回転駆動力を、前記シフト軸をその軸線まわりに回転させる力に変換するための第3変換機構(131;203)と、前記第2出力軸に付与された回転駆動力を、前記セレクト軸をその軸線まわりに回転させる力に変換するための第4変換機構(156;204)とをさらに含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の変速装置である。
変速装置1は、乗用車やトラックなどの車両に搭載されるものであり、ギヤボックス2を備えている。ギヤボックス2内には、エンジン等からの入力回転を、クラッチ(図示しない。)を介して受け取る入力軸としてのメインシャフト(図示しない。)と、メインシャフトと平行に延びて、プロペラシャフト等に出力回転を伝達する出力軸としてのカウンタシャフト(図示しない。)とが備えられている。各シャフトの途中部には、複数の変速ギヤ(図示しない。)が設けられている。この変速装置1では常時噛み合い式(コンスタントメッシュ方式)が採用されており、メインシャフトの変速ギヤとカウンタシャフトの変速ギヤとは、全て常時噛み合ったまま回転する。カウンタシャフトには変速ギヤが空転状態で取り付けられている。
フォーク軸7〜10の周囲(図2に示す上方。)には、シフトセレクト軸11がフォーク軸7〜10に直交する方向に延びている。シフトセレクト軸11はその軸線まわりに回転可能に、かつその軸長方向に移動させることができるようになっている。このシフトセレクト軸11の途中部にはシフトレバー12が固定されている。シフトレバー12は、各フォーク軸7〜10に選択的に係合可能であり、シフトセレクト軸11の回転によりシフトレバー12をフォーク軸7〜10に係合させることができる。具体的には、シフトレバー12は、シフトセレクト軸11に固定されたボス部13と、このボス部13の下端に突設された突出部14とを備える。各フォーク軸7〜10には、突出部14を挟持可能な挟持部17,18,19,20がシフトセレクト軸11の長手方向に並んで突設されている。そして、突出部14が挟持部17〜20に挟持されることにより、シフトレバー12とフォーク軸7〜10との係合が達成される。
ギヤボックス2の周面(外面)には、ギヤボックス2内におけるシフト動作およびセレクト動作を駆動するためのシフト/セレクト駆動装置21が取り付けられている。シフトセレクト軸11の一端側(図1に示す下側。図2に示す右端側。)部分は、ギヤボックス2外に突出して、シフト/セレクト駆動装置21のハウジング22内に進入している。
シフト/セレクト駆動装置21は、電動モータ23と、電動モータ23の回転駆動力を増幅して、シフトセレクト軸11をその中心軸線C1まわりに回転させる力に変換するための第1変換機構24と、電動モータ23の回転駆動力を増幅して、シフトセレクト軸11をその軸長方向(図3に示す左右方向。)に移動させる力に変換するための第2変換機構25と、電動モータ23の回転駆動力の伝達先を、第1変換機構24と第2変換機構25との間で切り換える切換えユニット26とを備えている。つまり、このシフト/セレクト駆動装置21は、電動アクチュエータユニットを構成しており、この実施形態に示すような変速装置1に適用されることにより、シフト/セレクト駆動装置として機能する。
電動モータ23のロータに同軸的に固定された回転軸40が、シフトセレクト軸11と直交する一方向(図3に示す左右方向。)に沿って延び、その先端部がモータハウジング38外に突出している(図3に示すC2は、回転軸40の回転軸線。)。
なお、第1電磁クラッチ43および第2電磁クラッチ45を備えた電磁クラッチ機構には、ブレーキ機構が備えられている。具体的には、第2電磁クラッチ45が非稼動状態にある状態、すなわち回転軸40と第2出力軸44とが解放された状態でも、第2出力軸44は電磁クラッチ機構により固定保持されている。
そして、切換えユニット26をハウジング22内に装着する際は、切換えユニット26をハウジング22の開口部を通して収容部30内に進入させると、切換えユニット26の一方端が段部31と係合して、所定の収容位置に装着される。これにより、切換えユニット26のハウジング22内への装着を、簡単に行うことができる。
接続ロッド60は、その第1端部72(図3および図4における上端部。)に設けられ、ナット59に連結するための第1連結部73と、接続ロッド60の第2端部74(図3および図4における下端部。)に設けられ、シフトセレクト軸11に連結するための第2連結部75(図4参照。)とを備えている。
さらに、ボールねじ機構58を用いて、第1出力軸42の回転駆動力が直線方向運動に変換されるので、シフト/セレクト駆動装置21の小型化をより一層図ることができる。
この第2実施形態にかかる変速装置101では、シフト動作/セレクト動作を行うためのシフトセレクト軸11(図2〜図4参照。)に代えて、シフト動作を行うためのシフト軸102およびセレクト動作を行うためのセレクト軸103が、ギヤボックス2(図1参照。)内に設けられている。シフト軸102およびセレクト軸103は互いに直交する方向に延びている。シフト軸102の軸まわりの回転により、シフトフォーク3〜6(図2参照。)を駆動するためのシフト動作が行われ、また、セレクト軸103の軸方向への移動により、駆動の対象となるシフトフォーク3〜6を選択するためのセレクト動作が行われる。シフト軸102の一端側部分(図5に示す下側部分。)はギヤボックス2外に突出して、次に述べるシフト/セレクト駆動装置104のハウジングの周辺領域にまで達している。また、セレクト軸103の一端側部分(図5に示す紙面手前側の部分。)は、ギヤボックス2外に突出している。
まず、電動モータ109について説明する。電動モータ109として、ブラシレスモータが採用されている。電動モータ109は、モータハウジング111と、このモータハウジング111内に収容されたロータ112およびステータ113とを備えている。ロータ112は円環状であり、その外周部には、複数の永久磁石が保持されている。ロータ112の外周は、N極およびS極が交互に入れ替わる磁極となっている。ロータ112には、回転軸114が同軸的に固定されている。ロータ112と回転軸114とは同行回転可能である(図6Aおよび図6BにおけるC2は、回転軸114の回転軸線)。
円筒ブラケット115は、ボルト125によって第1カバーブラケット116に固定されており、ボルト126によって第2カバーブラケット118に固定されている。
第1接続ロッド144の第1端部144A(図6Aにおける上端部。)には、第1ナット143に連結するための第1連結部152が設けられている。また、第1接続ロッド144の第2端部144B(図3および図4における下端部。)は、シフト軸102に固定されている(相対回転不能に設けられている)。
したがって、第1および第2電磁クラッチ130,159を選択的に稼動させることにより、シフト動作およびセレクト動作を個別に行うことができる。これにより、1つの電動モータ109の駆動力を用いてシフト動作およびセレクト動作を行うことができる。
なお、図6Aおよび図6Bには図示していないが、シフト軸102および/またはセレクト軸103には、その軸102,103の回転量を検出するための回転量センサが設けられていてもよい。この回転量センサは、たとえば第1ナット143(第2ナット172)の軸方向の移動量を検出し、これに基づいて、シフト軸102やセレクト軸103の回転量を検出するものであってもよい。
ギヤボックス2の周面(外面)には、ギヤボックス2内におけるシフト動作およびセレクト動作を駆動するためのシフト/セレクト駆動装置202が取り付けられている。シフト軸102には、シフト/セレクト駆動装置202の第1ウォーム歯車206が固定連結されている。また、セレクト軸103には、シフト/セレクト駆動装置202の第2ウォーム歯車208が固定連結されている。
この第3実施形態にかかる変速装置201のシフト/セレクト駆動装置202が、第2実施形態にかかるシフト/セレクト駆動装置104と相違する点は、ボールねじ機構142,170および接続ロッド144を備えた第3変換機構131ならびに第4変換機構156に代えて、ウォーム軸205,207と、このウォーム軸205,207と噛み合うウォーム歯車206,208とを備えた第3変換機構203および第4変換機構204を設けた点である。
したがって、第1および第2電磁クラッチ130,159を選択的に稼動させることにより、シフト動作およびセレクト動作を個別に行うことができる。これにより、1つの電動モータ109の駆動力を用いてシフト動作およびセレクト動作を行うことができる。
第2電磁クラッチ45が稼動状態にある場合、すなわち回転軸40と第2出力軸44とが連結されている場合は、シフトセレクト軸11がその自重により下降する(軸方向に移動する)ことはない。しかしながら、この実施形態では、第2出力軸44にブレーキ機構などが設けられていない。そのため、第2電磁クラッチ45が非稼動状態にある場合、すなわち回転軸40と第2出力軸44とが解放されていると、回転軸40は、シフトセレクト軸自重回転力を受けて回転し、そのため、シフトセレクト軸11の下降を許容するおそれがある。シフトセレクト軸11が回転すると、ECU88の制御によらずにシフトセレクト軸11の軸方向位置(セレクト位置)が変化するおそれがある。
また、図9のように、第2歯車251の曲線部分(円弧)が側方(第1歯車56側)を向くような姿勢で、第2歯車251が伝達軸95に取り付けられていると、第2歯車251の重心位置が伝達軸95の回転軸線から径方向にずれ、第2歯車251の自重による回転力(以下、「第2歯車自重回転力」という。)が伝達軸95に作用する。
なお、この第4実施形態では、第2歯車(セクタ歯車)251が半円状をなしている場合を例に挙げて説明したが、扇形状をなすセクタ歯車を第2歯車として用いることもできる。
たとえば、第4実施形態において、第1歯車にセクタ歯車を採用することができる。この場合、第2歯車は平歯車からなっていてもよいし、セクタ歯車からなっていてもよい。セクタ歯車からなる第1歯車が第2出力軸44に取り付けられていると、第1歯車1の重心位置が第2出力軸44の回転軸線から径方向にずれ、第1歯車の自重による回転力(以下、「第1歯車自重回転力」という)が第2出力軸44に生じ、この第1歯車自重回転力が伝達軸95に作用する。そして、この第1歯車自重回転力を、シフトセレクト軸自重回転力を打ち消すような向きおよび大きさに設定すれば、シフトセレクト軸自重回転力は打ち消されて、伝達軸95は回転しない。これにより、回転軸40と第2出力軸44とが解放されている場合におけるシフトセレクト軸11の下降を確実に防止することができる。
また、第2実施形態において、セレクト軸103と第2減速機ユニット108とを直接連結する場合は、第1端部が第2ナット172に連結されるとともに、第2端部がセレクト軸に固定され(相対回転不能に連結され)た第2接続ロッドを設けることができる。この場合、第2接続ロッドの第1端部には、第2ナット172に連結するための連結部が設けられている。この連結部は、第2実施形態に示す連結部181と同様の構成であり、第2ナット172に係合する。
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。
Claims (11)
- 回転軸を有する電動モータと、
前記電動モータの回転軸と同軸に設けられ、前記電動モータの回転駆動力によって回転駆動される駆動軸と、
前記駆動軸の先端側に、当該駆動軸と同軸に回転可能に設けられた第1出力軸と、
前記駆動軸からの回転駆動力を前記第1出力軸に伝達/遮断する第1電磁クラッチと、
前記駆動軸と同軸に回転可能に設けられた第2出力軸と、
前記駆動軸からの回転駆動力を前記第2出力軸に伝達/遮断する第2電磁クラッチとを含み、
前記第2出力軸が、円環状をなして前記駆動軸の周囲を取り囲み、
前記第1出力軸が、前記駆動軸および前記第2出力軸に対して、前記電動モータとは反対側に配置され、
前記第1出力軸に付与される前記電動モータの回転駆動力が、シフトフォークを駆動するためのシフト動作、および駆動の対象となる前記シフトフォークを選択するためのセレクト動作の一方に用いられており、
前記第2出力軸に付与される前記電動モータの回転駆動力が、前記シフト動作および前記セレクト動作の他方に用いられている、変速装置。 - 前記駆動軸は、軸体と、前記軸体から径方向外方に向けて張り出した駆動ハブとを備えており、
前記第1および第2出力軸は、前記駆動ハブを挟んで配置されている、請求項1記載の変速装置。 - 前記電動モータ、前記駆動軸、前記第1および第2出力軸、ならびに前記第1および第2電磁クラッチがユニット化されている、請求項1または2記載の変速装置。
- モータハウジングと、当該モータハウジングを貫通して延びる回転軸とを有する電動モータと、
前記回転軸の一端側に当該回転軸と一体回転可能に連結される第1駆動軸と、
前記第1駆動軸に対して前記電動モータと反対側に、当該第1駆動軸と同軸に回転可能に設けられた第1出力軸と、
前記第1駆動軸からの回転駆動力を前記第1出力軸に伝達/遮断する第1電磁クラッチと、
前記回転軸における前記一端と反対側の他端側に、当該回転軸と回転軸と一体回転可能に連結される第2駆動軸と、
前記第2駆動軸に対して前記電動モータと反対側に、当該第2駆動軸と同軸に回転可能に設けられた第2出力軸と、
前記第2駆動軸からの回転駆動力を前記第2出力軸に伝達/遮断する第2電磁クラッチとを含み、
前記第1出力軸に付与される前記電動モータの回転駆動力が、シフトフォークを駆動するためのシフト動作に用いられており、
前記第2出力軸に付与される前記電動モータの回転駆動力が、駆動の対象となる前記シフトフォークを選択するためのセレクト動作に用いられている、変速装置。 - 軸方向への移動により前記セレクト動作が行われるとともに、軸まわりへの回転により前記シフト動作が行われ、前記回転軸と直交する方向に延びるシフトセレクト軸と、
前記第1出力軸に付与された回転駆動力を、前記シフトセレクト軸をその軸線まわりに回転させる力に変換するための第1変換機構と、
前記第2出力軸に付与された回転駆動力を、前記シフトセレクト軸を軸方向に移動させる力に変換するための第2変換機構とを含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の変速装置。 - 前記第1変換機構が、
前記第1出力軸からの回転駆動力が付与されるねじ軸と、前記ねじ軸に取り付けられたナットとを有するボールねじ機構と、
第1端部および第2端部を有し、前記第1端部が前記ナットに連結されるとともに、前記第2端部が前記シフトセレクト軸に、当該シフトセレクト軸に対する相対回転不能に連結されており、前記シフトセレクト軸の回転軸線まわりに揺動可能な接続ロッドとを含む、請求項5記載の変速装置。 - 前記第2変換機構が、
前記第2出力軸と平行な所定の回転軸線まわりに回転可能に設けられたピニオンと、
前記ピニオンに、前記第2出力軸からの回転駆動力を伝達する伝達機構と、
前記シフトセレクト軸の周面に形成され、前記ピニオンと噛み合うラック歯とを含む、請求項5または6記載の変速装置。 - 前記第2変換機構が、
前記第2出力軸からの回転駆動力を受けて回転する第1歯車と、
前記第2出力軸と平行と延びる伝達軸と、
前記伝達軸に一体回転可能に設けられ、前記第1歯車と噛合う第2歯車と、
前記伝達軸に一体回転可能に設けられたピニオンと、
前記シフトセレクト軸の周面に形成され、前記ピニオンと噛み合うラック歯とを含み、
前記第1および第2歯車の少なくとも一方がセクタ歯車からなる、請求項5または6記載の変速装置。 - 前記回転軸と直交する方向に延びて、軸まわりへの回転により前記セレクト動作が行われるセレクト軸と、
前記回転軸および前記セレクト軸の双方に直交する方向に延びて、軸まわりへの回転により前記シフト動作が行われるシフト軸と、
前記第1出力軸に付与された回転駆動力を、前記シフト軸をその軸線まわりに回転させる力に変換するための第3変換機構と、
前記第2出力軸に付与された回転駆動力を、前記セレクト軸をその軸線まわりに回転させる力に変換するための第4変換機構とをさらに含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の変速装置。 - 前記第3変換機構が、
前記第1出力軸からの回転駆動力が付与されるねじ軸と、前記ねじ軸に取り付けられたナットとを有するボールねじ機構と、
第1端部および第2端部を有し、前記第1端部が前記ナットに連結されるとともに、前記第2端部が前記シフト軸に、当該シフト軸に対する相対回転不能に連結されており、前記シフト軸の回転軸線まわりに揺動可能な接続ロッドとを含む、請求項9記載の変速装置。 - 前記第3変換機構が、
前記第1出力軸からの回転駆動力が付与される第1ウォーム軸と、
前記第1ウォーム軸と噛み合い、当該第1ウォーム軸の回転駆動力を前記シフト軸に付与する第1ウォーム歯車とを含み、
前記第4変換機構が、
前記第2出力軸からの回転駆動力が付与される第2ウォーム軸と、
前記第2ウォーム軸と噛み合い、当該第2ウォーム軸の回転駆動力を前記セレクト軸に付与する第2ウォーム歯車とを含む、請求項9記載の変速装置。
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