WO2011105387A1

WO2011105387A1 - 変速装置

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Publication number: WO2011105387A1
Application number: PCT/JP2011/053894
Authority: WO
Inventors: 隆文上本
Original assignee: 株式会社ジェイテクト
Priority date: 2010-02-24
Filing date: 2011-02-23
Publication date: 2011-09-01
Also published as: EP2541102A4; JP5472729B2; US20120318089A1; JP2011174518A; CN102770692B; US8770053B2; CN102770692A; EP2541102A1

Abstract

　構造が簡単で安価な変速装置を提供することを目的とする。　セレクト動作の終了前で電動モータ２３の減速回転中のタイミングｔ５で、第２電磁クラッチ４５を切断し、切断後、第２電磁クラッチ４５の被動側部分（第２出力ハブ５３）の惰性によって、シフトセレクト軸１１をセレクト運動の終端位置まで移動させる。タイミングｔ５から所定時間経過後のタイミングｔ６で、次のシフト動作のための第１電磁クラッチ４３を接続する。セレクト動作の終了と同時に或いは終了に応じて直ちに電動モータ２３を駆動して、次のシフト動作を開始し、迅速にギヤチェンジする。

Description

変速装置

　本発明は、電動モータの駆動力によりシフト動作およびセレクト動作を行う変速装置に関する。

　従来から、マニュアルトランスミッションのクラッチ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（Auto Manual Transmission）の変速装置が知られている。
　例えば特許文献１の変速装置では、シフト操作部材から半径方向に突出する案内ピンを、主動レバーのシフトパターンに従って構成された固定シフト案内板によって案内するようにしている。これにより、シフトとセレクトとの間の切換えを変速装置の内部構造により規定される位置においてのみ行うようにしている。

特開２００１－５１４３６７号公報

　特許文献１では、シフト操作部材およびセレクト操作部材を駆動するためのモータと、シフト動作およびセレクト動作を切り換えるためのモータとを用いている。このように２つのモータを用いているため、構造が複雑になり、製造コストが高くなるという問題がある。
　本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、構造が簡単で安価な変速装置を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するため、本発明の一実施形態では、単一の電動モータ（２３）と、上記電動モータからの動力伝達を断続可能なクラッチ（４３，４５）と、上記電動モータおよび上記クラッチの動作を制御する制御部（８８）と、中心軸線（Ｃ１）回りの回転によってシフト運動をし、軸方向（Ｘ１）移動によってセレクト運動をするシフトセレクト軸（１１）と、上記クラッチを介する上記電動モータからの動力を用いて上記記シフトセレクト軸に上記シフト運動をさせる第１駆動伝達機構（２４）と、上記クラッチを介する上記電動モータの動力を用いて上記シフトセレクト軸に上記セレクト運動をさせる第２駆動伝達機構（２５）と、上記シフトセレクト軸の上記セレクト運動および上記シフト運動をそれぞれの終端位置まで案内する案内機構（Ｇ）と、を備え、上記制御部は、シフトセレクト軸が上記シフト運動および上記セレクト運動の何れか一方の終端位置に達する前で且つ上記電動モータが減速している所定のタイミングで上記クラッチを切断し、上記クラッチの被動側部分（５０，５３）の惰性によって上記シフトセレクト軸を上記シフト運動および上記セレクト運動の上記一方の終端位置まで移動させるようにしている変速装置（１）を提供する。

　本発明の一実施形態によれば、例えばセレクト動作の終了前で電動モータの減速回転中に、クラッチを切断し、その後は、クラッチの被動側部分（例えば出力ハブ）の惰性によって、シフトセレクト軸をセレクト運動の終端位置まで移動させる。したがって、セレクト動作が終了する前に、次のシフト動作のためのクラッチ接続を行えるので、セレクト動作の終了直後に直ちに電動モータを駆動して次のシフト動作を開始することができる。単一の電動モータを用いてシフト動作およびセレクト動作を行うので、構造を簡素化することができ、且つ製造コストを安くすることができる。このように単一の電動モータを用いた場合にも、セレクト動作とシフト動作の切換えに要する時間を短縮することができ、次動作に早期に移行することができる。

　また、上記シフトセレクト軸の少なくとも一部を収容するハウジング（３３）を備え、上記案内機構は、上記シフトセレクト軸の外周（１１ａ）および上記ハウジングの内面（３３ａ）の何れか一方から突出する突起（２００）と、他方に形成され、上記突起を案内し、または上記突起によって案内される溝（１００）と、を含み、上記溝は、上記シフトセレクト軸と平行に延び一対の終端（３０１，３０２）を有するセレクト溝（３００）と、上記セレクト溝から交差状に延び、それぞれ終端（４１１，４２１，４３１，４４１，４５１）を有する複数のシフト溝（４１０，４２０，４３０，４４０，４５０）と、を含む場合がある（請求項２）。この場合、セレクト溝およびシフト溝にそれぞれ終端が設けてあるので、クラッチの被動側部分の惰性を用いて、確実に突起を終端に導くことができる。また、突起が終端に位置決めされるので、シフトセレクト軸が自重その他の逆入力を受けても、当該逆入力によりシフトセレクト軸が位置ずれを起こすことを抑制することができる。

　また、上記制御部は、上記シフトセレクト軸が上記シフト運動および上記セレクト運動の上記一方の終端位置に達する前に、上記シフト運動および上記セレクト運動の他方のための動力伝達を可能とするように上記クラッチを接続する場合がある（請求項３）。この場合、例えばセレクト動作を終了する前に、次のシフト動作のためのクラッチ接続を実行し、これにより、電動モータを駆動すれば直ちにシフト動作を行うことができる状態となる。

　また、上記制御部は、上記シフトセレクト軸が上記シフト運動および上記セレクト運動の上記一方の終端位置に達することに応じて、上記シフト運動および上記セレクト運動の上記他方のための電動モータの駆動を開始する場合がある（請求項４）。この場合、例えばセレクト動作を終了する前に、次のシフト動作のためのクラッチ接続が完了しているので、セレクト動作が終了すると、直ちに電動モータを駆動してシフト動作を行うことができる。

　また、上記シフトセレクト軸の軸方向位置を検出する第１位置検出手段（８７）と、上記シフトセレクト軸の回転位置を検出する第２位置検出手段（８９）と、を備えた場合がある（請求項５）。この場合、第１および第２位置検出手段からの信号に基づいて、それぞれセレクト動作およびシフト動作の終了を検知することができ、その終了検知に応じて、次の動作のための電動モータの駆動を迅速に開始することができる。

　なお、上記において、括弧内の英数字は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。

本発明の一実施の形態の変速装置の概略構成を示す図である。図１のII－II線で切断した断面図である。図１のシフト／セレクト駆動装置の構成を示す断面図である。図３のIV－IV線に沿って切断した断面図である。案内機構の概略分解斜視図である。案内機構の模式図である。制御動作のタイミングチャートである。

　以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の一実施の形態にかかる変速装置１の概略構成を示す図である。図２は図１のII－II線に沿って切断した断面図である。
　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（図示せず。）を介して受け取る入力軸としてのメインシャフト（図示せず。）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（図示せず。）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（図示せず。）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。

　また、カウンタシャフトに各変速ギヤに対応付けて設けられたスリーブ（図示せず。）がカウンタシャフトの軸方向に移動されることにより、対応する変速ギヤの連結状態／空転状態が切り換えられる。所望の変速ギヤに対応するスリーブが、シフトフォーク３，４，５，６（図２参照。図１では、１つのシフトフォークのみを図示。）と係合することにより、このシフトフォーク３～６によって駆動される。以下、図２を参照して、ギヤボックス２内におけるシフトフォーク３～６の回りの構成を具体的に説明する。

　図２では、シフトフォーク３～６は、一対一で対応付けられたフォーク軸７～１０に固定されている。フォーク軸７～１０は、所定の間隔を空けて互いに平行に且つ軸方向に移動可能に設けられている。
　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、その中心軸線Ｃ１回りに回転可能であり、且つその軸方向Ｘ１に移動可能である。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が突設されている。これらの挟持部１７～２０は、シフトセレクト軸１１の軸方向Ｘ１と平行に並ぶように配置されている。そして、突出部１４が、各挟持部１７～２０に挟持されることにより、シフトレバー１２と対応するフォーク軸７～１０との係合が達成される。

　シフトセレクト軸１１が軸回りに回転されると、シフトレバー１２が所定のフォーク軸７，８，９，１０に係合し、これにより、各シフトフォーク３～６が対応するスリーブを駆動するようになる。また、シフトセレクト軸１１が軸方向Ｘ１に移動されると、シフトレバー１２も軸方向Ｘ１とは平行に移動し、フォーク軸７～１０の係合先が変更される。これにより、駆動されるシフトフォーク３～６が変更されるようになる。すなわち、シフトセレクト軸１１の中心軸線Ｃ１回りの回転により、シフトフォーク３～６を駆動するためのシフト動作が行われ、また、シフトセレクト軸１１の軸方向Ｘ１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。

　なお、本実施の形態では、フォーク軸７～１０が４本の場合を例に挙げて説明したが、フォーク軸は、２本または３本であってもよいし、または５本以上であってもよい。
　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。

　図３は、シフト／セレクト駆動装置２１の構成を示す断面図である。図４は、図３のIV－IV線で切断した断面図である。
　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の回転駆動力をシフトセレクト軸１１をシフト運動させるための動力として伝達する第１駆動力伝達機構２４と、電動モータ２３の回転駆動力をシフトセレクト軸１１をセレクト運動させるための動力として伝達する第２駆動力伝達機構２５と、電動モータ２３の回転駆動力の伝達先を、第１駆動力伝達機構２４と第２駆動力伝達機構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、本実施の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。

　第１駆動力伝達機構２４は、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回りに回転させる力に変換するための第１変換機構からなる。第２駆動力伝達機構２５は、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をその軸方向Ｘ１（図４を参照。図３において紙面とは直交する方向。）に移動させる力に変換するための第２変換機構からなる。

　ハウジング２２は有底筒状をなしており、ハウジング２２の開口部（図３に示す左側。）は、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、例えば鋳鉄やアルミニウムなどの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３に示す右面。）と外面（図３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。

　切換えユニット２６は、ハウジング２２に設けられた円筒状の収容部３０内に収容されている。収容部３０の内周面の一端部（図３に示す右端部。）には、この切換えユニット２６を受け止めるための段部３１が形成されている。切換えユニット２６を収容部３０における所定の収容位置に収容した状態で、切換えユニット２６の一方端（図３に示す右端部。）と段部３１とが係合する。

　ハウジング２２内には、シフトセレクト軸１１がその軸方向Ｘ１（図４を参照。図３では示す紙面とは直交する方向）に直線往復動可能に、且つ回転可能に支持されている。具体的には、シフトセレクト軸１１は、図４に示すように、ハウジング２２に形成された貫通孔９８に内嵌された第１すべり軸受３２と、ハウジング２２においてシフトセレクト軸１１の一端を収容できるように例えば膨出された筒状のハウジング３３の内周３３ａに内嵌された第２すべり軸受３４とによって支持されている。

　シフトセレクト軸１１の周面には、ラック歯３５が軸方向に複数形成されている。シフトセレクト軸１１が少量回転したときにもラック歯３５とピニオン３６との係合が保持されるように、各ラック歯３５は周方向に比較的長尺に設けられている。シフトセレクト軸１１の周面における、ラック歯３５に対してギヤボックス２寄りの所定位置には、スプライン部３７が形成されている。

　図４および概略分解斜視図である図５に示すように、シフトセレクト軸１１およびハウジング２２に関連して、シフトセレクト軸１１のシフト動作およびセレクト動作を案内する案内機構Ｇが設けられている。案内機構Ｇは、ハウジング２２に形成された案内溝１００と、シフトセレクト軸１１に設けられ、案内溝１００により案内される突起２００とにより構成されている。

　突起２００は、シフトセレクト軸１１の外周１１ａから径方向外方に突出した例えば円柱状の突起であり、シフトセレクト軸１１と同伴回転可能に且つ軸方向Ｘ１に同行移動可能に設けられている。
　案内溝１００は、ハウジング３３に形成されており、手動レバーのシフトパターンを模した形状をなしている。案内溝１００は、ハウジング３３の内周３３ａおよび外周３３ｂを貫通して形成されているが、外周３３ｂを貫通していなくてもよい。

　図６に示すように、案内溝１００は、突起２００を介してシフトセレクト軸１１のセレクト動作を案内するセレクト溝３００を有している。このセレクト溝３００は、シフトセレクト軸１１の軸方向Ｘ１とは平行に直線状に延びている。セレクト溝３００は、一対の終端３０１，３０２と、これら終端３１０，３０２間の中央部３０３とを有している。また、突起２００がセレクト溝３００にあるときは、ギヤはニュートラルである。

　また、案内溝１００は、セレクト溝３００からそれぞれ対応する終端まで延び、それぞれ突起２００を介してシフトセレクト軸１１のシフト動作を案内する、第１シフト溝４１０、第２シフト溝４２０、第３シフト溝４３０、第４シフト溝４４０、第５シフト溝４５０および第６シフト溝４６０を有している。図５に示すように、各シフト溝４１０～４６０は、ハウジング３３の周方向に延びている。

　図６に示すように、第１シフト溝４１０および第６シフト溝４６０は、セレクト溝３００の終端３０１から互いに反対方向に延びている。突起２００が第１シフト溝４１０の終端４１１にきたときに、ギヤが１速になり、突起２００が第６シフト溝４６０の終端４６１にきたときに、ギヤがリバースになる。
　第２シフト溝４２０および第３シフト溝４３０は、セレクト溝３００の中央部３０３から互いに反対方向に延びている。突起２００が第２シフト溝４２０の終端４２１にきたときに、ギヤが２速になり、突起２００が第３シフト溝４３０の終端４３１にきたときに、ギヤが３速になる。

　第４シフト溝４４０および第５シフト溝４５０と、セレクト溝３００の終端３０２から互いに反対方向に延びている。突起２００が第４シフト溝４４０の終端４４１にきたときに、ギヤが４速になり、突起２００が第５シフト溝４５０の終端４５１にきたときに、ギヤが５速になる。
　再び、図３を参照して、電動モータ２３としては、例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、ハウジング２２外に配置されている。この電動モータ２３は、カップ状のモータハウジング３８と、このモータハウジング３８内に収容されたロータ（図示せず。）およびステータ（図示せず。）とを備えている。電動モータ２３には、モータドライバ（図示せず。）が設けられており、このモータドライバの駆動により、電動モータ２３が回転駆動される。

　モータハウジング３８の周壁の基端部（図３に示す右端部。）には、周壁から径方向外方に向かって張り出した環状のフランジ部３９が形成されている。このフランジ部３９が、蓋２７の外面（図３に示す左面。）に固定されている。
　電動モータ２３のロータとは同軸的に同伴回転可能に連結された回転軸４０が、シフトセレクト軸１１とは直交する一方向（図３に示す左右方向。）に沿って延びる回転軸線Ｃ２を有し、回転軸４０の先端部がモータハウジング３８外へ突出している。

　切換えユニット２６は、電動モータ２３の回転軸４０に例えばスプライン継手等の継手機構を介して一体回転可能に連結された駆動軸４１と、駆動軸４１における軸方向一方側（図３に示す右側。）に同軸に配置されて、回転可能に設けられた第１出力軸４２と、駆動軸４１からの回転駆動力を第１出力軸４２に伝達／遮断する円環状の第１電磁クラッチ４３と、駆動軸４１と同軸に、回転可能に設けられた第２出力軸４４と、駆動軸４１からの回転駆動力を第２出力軸４４に伝達／遮断する円環状の第２電磁クラッチ４５とを備えている。これら駆動軸４１、第１出力軸４２、第１電磁クラッチ４３、第２出力軸４４および第２電磁クラッチ４５は、ユニットハウジング２２内に収容されている。

　駆動軸４１は、電動モータ２３の回転軸４０と同軸の軸体４６と、軸体４６の先端部から径方向外方に向けて張り出した大径円板状の駆動ハブ４７とを備えている。この駆動ハブ４７は比較的薄肉に形成されている。駆動ハブ４７の一方面（図３に示す右側面）には、円板状の第１アーマチュア４８が設けられている。また、駆動ハブ４７の他方面（図３に示す左側面。）には、円板状の第２アーマチュア４９が配置されている。

　第１出力軸４２は略円筒状をなしており、駆動軸４１の軸方向一方側（図３に示す右側。）に同軸に、回転可能に設けられている。第１出力軸４２の他端部（図３に示す左端部。）には、その円筒状の軸体から径方向外方へ張り出して大径円板状をなす第１出力ハブ５０が形成されている。この第１出力ハブ５０は、第１アーマチュア４８と微小の隙間を隔てて配置されている。また、第１出力軸４２の外周には、第１出力ハブ５０に隣接する位置に、第１電磁クラッチ４３の第１電磁コイル５２が外嵌されている。第１出力ハブ５０が、駆動ハブ４７（第１アーマチュア４８）と第１電磁コイル５２との間に挟まれている。

　第１電磁クラッチ４３は、駆動側部分としての第１アーマチュア４８と、被動側部分としての第１出力ハブ５０と、第１電磁コイル５２とを備えている。第１電磁クラッチ４３は、外周がハウジング２２に固定されている。第１出力軸４２は、第１転がり軸受５１によって支持されている。第１転がり軸受５１の外輪は、第１電磁クラッチ４３の内周に内嵌されて固定されている。また、第１転がり軸受５１の内輪は、第１出力軸４２の外周に外嵌固定されている。

　第１電磁クラッチ４３の第１電磁コイル５２に直流電流が加えられると、第１電磁クラッチ４３は稼働状態になり、第１アーマチュア４８が第１電磁コイル５２に引き付けられて、駆動ハブ４７に設けられた第１アーマチュア４８が、第１出力ハブ５０の他方面（図３に示す左面。）に接触して連結される。これにより、駆動ハブ４７（駆動軸４１）側の回転駆動力（回転トルク）が、第１出力軸４２に伝達される。そして、第１電磁コイル５２への直流電圧の供給が切断されると、第１アーマチュア４８と第１出力ハブ５０との連結が解除されて、第１出力軸４２への回転駆動力の伝達（トルク伝達）が遮断される。

　駆動ハブ４７に対して第１出力軸４２とは反対側には、第２出力軸４４が第１出力軸４２と同軸に、回転可能に設けられている。すなわち、第１および第２出力軸４２，４４が、駆動ハブ４７を挟むように配置されている。第２出力軸４４は、略円環状をなしており、駆動軸４１の周囲を取り囲んでいる。第２出力軸４４の他端部（図３に示す右端部。）には、その円環状の軸体から径方向外方へ張り出して大径円板状をなす第２出力ハブ５３が形成されている。この第２出力ハブ５３は、第２アーマチュア４９と微小の隙間を隔てて配置されている。また、第２出力軸４４の外周には、第２出力ハブ５３に隣接する位置に、第２電磁クラッチ４５の第２電磁コイル５５が外嵌されている。言い換えれば、第２出力ハブ５３が、駆動ハブ４７（第２アーマチュア４９）と第２電磁コイル５５との間に挟まれている。

　第２電磁クラッチ４５は、駆動側部分としての第２アーマチュア４９と、被動側部分としての第２出力ハブ５３と、第２電磁コイル５５とを備えている。第２電磁クラッチ４５は、外周がハウジング２２に固定されている。第２出力軸４４は、第２転がり軸受５４によって支持されている。第２転がり軸受５４の外輪は、第２電磁クラッチ４５の内周に内嵌され固定されている。また、第２転がり軸受５４の内輪は、第２出力軸４４の外周に外嵌固定されている。

　第２電磁クラッチ４５の第２電磁コイル５５に直流電圧が加えられると、第２電磁クラッチ４５は稼働状態となり、第２アーマチュア４９が第２電磁コイル５５に引き付けられて、駆動ハブ４７に設けられた第２アーマチュア４９が、第２出力ハブ５３の一方面（図３に示す右面。）に接触して連結される。これにより、駆動ハブ４７（駆動軸４１）側の回転駆動力（回転トルク）が、第２出力軸４４に伝達される。そして、第２電磁コイル５５への直流電圧の供給が切断されると、第２アーマチュア４９と第２出力ハブ５３との連結が解除されて、第２出力軸４４への回転駆動力の伝達（トルク伝達）が遮断される。

　第１電磁クラッチ４３の稼働時には、大径の第１出力ハブ５０の他方面と第１アーマチュア４８とが面接触し、第２電磁クラッチ４５の稼働時には、大径の第２出力ハブ５３の一方面と第２アーマチュア４９とが面接触するので、駆動軸４１から第１出力軸４２へのトルク伝達の伝達効率を大きく保つことができ、また、駆動軸４１から第２出力軸４４へのトルク伝達の伝達効率を大きく保つことができる。

　また、駆動ハブ４７が比較的薄肉に形成されているので、第１出力軸４２と第２出力軸４４との間の間隔が大きくなり過ぎない。そのため、切換えユニット２６の軸方向長さを短く保つことができる。
　第２出力軸４４の外周には、第１転がり軸受４５の一端側（図３に示す右側。）に隣接して比較的小径の円環状の第１歯車（伝達機構）５６が外嵌固定されている。第１歯車５６は、第２出力軸４４と同軸に設けられている。第１歯車５６は第３転がり軸受５７によって支持されている。第３転がり軸受５７の外輪は、第１歯車５６の内周に内嵌固定されている。第３転がり軸受５７の内輪は、駆動軸４１の外周に外嵌固定されている。

　本実施の形態では、駆動軸４１、第１および第２出力軸４２，４４、第１歯車５６、第１～第３転がり軸受５１，５４，５７並びに第１および第２電磁クラッチ４３，４５がユニット化されている。そのため、変速装置１の組立ての際に、これらの部材４１～４５，５１，５４，５６，５７のハウジング２２に対する装着を簡単に行うことができる。
　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の一方部が段部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。

　第１変換機構からなる第１駆動力伝達機構２４は、ボールねじ機構５８と、このボールねじ機構５８のボールナット５９とシフトセレクト軸１１とを接続する接続ロッド６０とを備えている。ボールねじ機構５８は、第１出力軸４２に連結され、第１出力軸４２と同軸に延びるねじ軸６１と、このねじ軸６１に取り付けられるボールナット５９とを備えている。ボールねじ機構５８は、第１出力軸４２の回転運動を、ボールナット５９の軸方向直線運動に変換する。

　ねじ軸６１は、その両端部を除く全域に雄ねじを形成している。また、ボールナット５９の内周は雌ねじ（図示せず。）を有している。ねじ軸６１の雄ねじとボールナット５９の雌ねじとの間に、複数のボール（図示せず）が転動可能に介在している。ねじ軸６１の第１端部６３（図３に示す左端部。）は、第４転がり軸受６４によって支持されている。第４転がり軸受６４の内輪は、ねじ軸６１の第１端部６３に外嵌固定されている。

　また、第４転がり軸受６４の外輪は、ユニットハウジング２２の底壁６５の内外面を貫通する貫通孔１６に内嵌されている。第４転がり軸受６４の外輪は、環状の段部６６に当接して、軸方向一方（図３に示す左方。）への移動が規制されている。また、第４転がり軸受６４の外輪にはロックナット１５が係合されて、軸方向他方（図３に示す右方。）への移動が規制されている。

　ねじ軸６１の第１端部６３における第４転がり軸受６４よりも電動モータ２３側の部分は、第１出力軸４２の内周に挿通されて、この第１出力軸４２に一体回転可能に連結されている。ねじ軸６１の第２端部６８（図３に示す右端部。）は、第５転がり軸受６７によって支持されている。第５転がり軸受６７の内輪は、ねじ軸６１の第２端部６８に外嵌固定されている。また、第５転がり軸受６７の外輪は、ハウジング２２の底部に形成された円筒状の凹部６９内に固定されている。

　ボールナット５９は、略直方体形状をなしている。ボールナット５９の両側面には、シフトセレクト軸１１に平行な方向（図３における紙面に直交する方向。図４に示す左右方向。）に延びる一対の円柱状の軸７０（図３では一方のみを図示。）が突出形成されている。
　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、ボールナット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。

　第１連結部７３は、例えば金属製のブラケットであり、一対の支持板部７６，７６と、各支持板部７６，７６の基端部同士（図３および図４における上端部。）を接続する接続部７７（図４参照。）とを備えており、側面視で、横転コ字状（コ字を９０゜横転させた形状）をなしている。各支持板部７６，７６には、その先端辺（図３および図４における上端部。）から切り欠かれた軸方向に延びるＵ字溝７８が形成されており、各支持板部７６，７６は、基端部から先端部に向けて延びる二股フォーク状をなしている。このＵ字溝７８には、軸７０が係合している。Ｕ字溝７８の溝幅は、軸７０の径と整合する大きさに設定されており、接続ロッド６０の軸方向に沿ってほぼ一様の大きさである。

　軸７０とＵ字溝７８とが係合しているので、ボールナット５９が接続ロッド６０に対して軸７０の回りに相対回転可能に設けられている。また、軸７０の係合先がＵ字溝７８であるので、軸７０と接続ロッド６０との間の間隔が変化しても、軸７０とＵ字溝７８との間の係合状態を保つことができる。そのため、ボールナット５９が軸方向に移動して、ボールナット５９とシフトセレクト軸１１との間隔が変化した場合であっても、軸７０とＵ字溝７８との間の係合状態を保つことができる。

　第２連結部７５は、円筒状をなし、シフトセレクト軸１１に外嵌されている。第２連結部７５には、シフトセレクト軸１１の周面に形成されるスプライン部３７にスプライン嵌合するスプライン溝７９（図４参照。）が形成されている。そのため、第２連結部７５は、シフトセレクト軸１１に相対回転不能に、且つ軸方向相対移動が許容された状態で連結されている。そのため、接続ロッド６０が、シフトセレクト軸１１の中心軸線Ｃ１回りに揺動可能に設けられている。ねじ軸６１の回転に伴って、ボールナット５９が、その軸線方向（図３に示す左右方向。図４に示す紙面に直交する方向。）に沿って移動すると、図３に示すように、接続ロッド６０が、シフトセレクト軸１１の中心軸線Ｃ１回りに揺動する。

　第２変換機構からなる第２駆動力伝達機構２５は、駆動軸４１と平行に延び、回転可能に設けられた伝達軸（伝達機構）９５と、伝達軸９５における第１端部８０（図３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（伝達機構）８１と、伝達軸９５における第２端部８２（図３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。

　伝達軸９５の第１端部８０（図３に示す左端部。）は、第６転がり軸受９６によって支持されている。第６転がり軸受９６の内輪は、伝達軸９５の第１端部８０（図３に示す左端部。）に外嵌固定されている。また、第６転がり軸受９６の外輪は、蓋２７の内面（図３に示す右面。）に形成された円筒状の凹部８３内に固定されている。また、伝達軸９５の第２端部８２（図３に示す右端部。）は、第７転がり軸受８４によって支持されている。第７転がり軸受８４の内輪は、伝達軸９５の第２端部８２に外嵌固定されている。また、第２転がり軸受８４の外輪は、ハウジング２２の底部におけるセンサ用孔８５（次に述べる）の周囲に形成された円筒状の凹部８６内に固定されている。

　ハウジング２２内には、伝達軸９５の回転量の検出に基づいてシフトセレクト軸１１の回転位置を検出する第１位置検出手段としての第１位置センサ８７と、後述する第２センサ軸９４の回転量に基づいてシフトセレクト軸１１の軸方向位置を検出する第２位置検出手段としての第２位置センサ８９が設けられている。
　ハウジング２２の底壁には、その内外面を貫通するセンサ用孔８５が形成されている。第１位置センサ８７は、ハウジング２２外におけるハウジング２２の底部付近に配置されている。センサ部（図示せず。）から延びる第１センサ軸９９の先端部が、センサ用孔８５を通って伝達軸９５の第２端部８２に一体回転可能に連結されている。シフトセレクト軸１１の回転に伴う第１センサ軸９９の回転量に基づいて、シフトセレクト軸１１の軸方向移動量が検出される。第１位置センサ８７の検出値は、制御部としてのＥＣＵ８８（Electronic Control Unit)に入力され、ＥＣＵ８８では、第１位置センサ８７の検出値に基づいてシフトセレクト軸１１の軸方向位置を検出する。

　また、第２位置センサ８９は、センサ部（図示せず。）が内蔵された本体９０と、センサ部と連結された第２センサ軸９４と、第２センサ軸９４が外嵌固定されたセクタ歯車９１とを備えている。このセクタ歯車９１は、シフトセレクト軸１１に外嵌固定されたセンサ用歯車９２と噛み合っている。第２位置センサ８９により検出される第２センサ軸９４の回転量に基づいて、シフトセレクト軸１１の回転量が検出される。第２位置センサ８９の検出値はＥＣＵ８８に入力される。ＥＣＵ８８では、第２位置センサ８９の検出値に基づいてシフトセレクト軸１１の回転位置を検出する。

　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に与えられる。ＥＣＵ８８は、モータドライバ（図示せず。）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（図示せず。）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。
　このシフト／セレクト駆動装置２１では、電動モータ２３が回転駆動されると駆動軸４１が回転する。このとき、第１および第２電磁クラッチ４３，４５が非稼働状態であれば、駆動軸４１が空転するので、電動モータ２３の回転駆動力は第１および第２出力軸４２，４４に伝達されない。

　第１電磁クラッチ４３が稼働されて、第１出力軸４２に電動モータ２３からの回転駆動力が付与されると、第１出力軸４２の回転に伴ってねじ軸６１が回転し、ねじ軸６１に取り付けられたボールナット５９が軸方向に移動する。そして、ボールナット５９の軸方向移動に伴って、接続ロッド６０が、シフトセレクト軸１１の中心軸線Ｃ１回りに揺動する。接続ロッド６０の第２連結部７５がシフトセレクト軸１１に相対回転不能に設けられているので、接続ロッド６０の揺動に伴って、シフトセレクト軸１１が回転する。これにより、シフト動作が達成される。

　また、電動モータ２３が回転駆動された状態で、第２電磁クラッチ４５が稼働されて、第２出力軸４４に電動モータ２３からの回転駆動力が付与されると、第２出力軸４４の回転駆動力は、第１歯車５６、第２歯車８１および伝達軸９５を介してピニオン３６に付与される。そして、ラック歯３５およびピニオン３６の噛み合いにより、ピニオン３６の回転に伴って、シフトセレクト軸１１が軸方向に移動する。言い換えれば、ピニオン３６の回転駆動力が、シフトセレクト軸１１の軸方向への移動に変換される。これにより、セレクト動作が達成される。

　すなわち、第１電磁クラッチ４３の稼働状態では、シフトセレクト軸１１が回転駆動され、第２電磁クラッチ４５の稼働状態では、シフトセレクト軸１１がその軸方向に移動する。したがって、第１および第２電磁クラッチ４３，４５を選択的に稼働させることにより、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２３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。

　次いで、電動モータ２３並びに第１および第２電磁クラッチ４３，４５の動作に関してＥＣＵ８８による制御の流れを、図７に示すタイミングチャートに基づいて説明する。
　図７では、図６に示すように、例えば３速から４速へ変速する過程において、突起２００が、セレクト溝３００の中央部３０３から白抜き矢符Ｄ２で示す経路、およびセレクト溝３００の終端３０２から白抜き矢符Ｅ４で示す経路を経て、第４シフト溝４４０の終端４４１である第４速の位置へ変位するときの突起２００の位置と、電動モータ２３の動作状態と、各電磁クラッチ４３，４５の動作状態を示している。

　まず、突起２００がセレクト溝３００の中央部３０３にある状態のタイミングｔ１で、セレクト用の第２電磁クラッチ４５が接続され、タイミングｔ１から所定時間経過後のタイミングｔ２で、セレクト動作のために、電動モータ２３の駆動が開始される。電動モータ２３は、タイミングｔ２から、所定時間経過後のタイミングｔ３までの間、加速され、タイミングｔ３で定常回転に達する。電動モータ２３は、タイミングｔ３から所定時間経過後のタイミングｔ４までの間、定常回転を行った後、タイミングｔ４で減速を開始する。

　セレクト動作に寄与している電動モータ２３が減速を開始したタイミングｔ４から所定時間経過後のタイミングｔ５で、第２電磁クラッチ４５を切断し、同時に、電動モータ２３を停止させる（回転速度をゼロにする。）。タイミングｔ５では、突起２００は、まだ、セレクト溝３００の終端３０２に到達していない。すなわち、シフトセレクト軸１１のセレクト動作が完了していない。

　第２電磁クラッチ４５の切断によって、シフトセレクト軸１１側への動力伝達が遮断されても、第２電磁クラッチ４５の被動側部分である第２出力ハブ５３の惰性（慣性）により、シフトセレクト軸１１がセレクト動作を完了する位置まで移動され、第２電磁クラッチ４５の切断のタイミングｔ５から所定時間経過後のタイミングｔ７で、突起２００が、セレクト溝３００の終端３０２に到達する。惰性であっても、突起２００を終端３０２に確実に位置決めして停止させることができる。

　一方、第２電磁クラッチ４５の切断のタイミングｔ５から所定時間経過後であって、突起２００がセレクト溝３００の終端３０２に達するタイミングｔ７よりも所定時間前のタイミングｔ６で、次のシフト動作のために第１電磁クラッチ４３を接続する。
　次いで、突起２００がセレクト溝３００の終端３０２に達したタイミングｔ７（これは、第１位置センサ８７により検出される。）で、すなわちシフトセレクト軸１１のセレクト動作の完了と同時に、シフト動作のための電動モータ２３の駆動を開始する。これにより、シフトセレクト軸１１がシフト動作をする。

　電動モータ２３は、タイミングｔ７から、所定時間経過後のタイミングｔ８までの間、加速され、タイミングｔ８で定常回転に達する。電動モータ２３は、タイミングｔ８から所定時間経過後のタイミングｔ９までの間、定常回転を行った後、タイミングｔ９で減速を開始する。
　シフト動作に寄与している電動モータ２３が減速を開始したタイミングｔ９から所定時間経過後のタイミングｔ１０で、第１電磁クラッチ４３を切断し、同時に、電動モータ２３を停止させる（回転速度をゼロにする。）。タイミングｔ１０では、突起２００は、まだ、第４シフト溝４４０の終端４４１に到達していない。すなわち、シフトセレクト軸１１のシフト動作が完了していない。

　第１電磁クラッチ４３の切断によって、シフトセレクト軸１１側への動力伝達が遮断されても、第１電磁クラッチ４３の被動側部分としての第１出力ハブ５０の惰性（慣性）により、シフトセレクト軸１１がシフト動作を完了する位置まで移動され、第１電磁クラッチ４５の切断のタイミングｔ１０から所定時間経過後のタイミングｔ１１で、突起２００が、第４シフト溝４４０の終端４４１（４速位置に相当）に到達する。惰性であっても、突起２００を確実に第４シフト溝４４０の終端４４１に確実に位置決めして停止させることができる。

　なお、セレクト動作において、上述のように突起２００がセレクト溝３００の終端３０２に移動するとき（矢符Ｄ２参照。）の他、突起２００がセレクト溝３００の終端３０１に移動するとき（矢符Ｄ１で示す。）にも、セレクト動作の終了前の電動モータ２３の減速中に、第２電磁クラッチ４５を切断する制御が行われる。
　また、１速、２速、３速、４速、５速へのそれぞれのシフト動作において、突起２００が対応するシフト溝４１０～４５０の終端４１１～４５１へ移動するとき（矢符Ｅ１～Ｅ５を参照。）に、そのシフト動作の終了前の電動モータ２３の減速中に、第１電磁クラッチ４３を切断する制御が行われる。

　本実施の形態によれば、例えばセレクト動作の終了前で電動モータ２３の減速回転中に、第２電磁クラッチ４５を切断し、その後は、第２電磁クラッチ４５の被動側部分としての第２出力ハブ５３の惰性によって、シフトセレクト軸１１をセレクト運動の終端位置まで移動させる。したがって、セレクト動作が終了する前に、次のシフト動作のための第１電磁クラッチ４３の接続を行うことが可能となる。したがって、セレクト動作の終了と同時に或いは終了に応じて直ちに電動モータ２３を駆動して、次のシフト動作を開始することが可能となる。これにより、迅速なギヤチェンジが可能となる。

　具体的には、シフトセレクト軸１１の突起２００が、セレクト溝の終端３０１または３０２に達する前に（具体的には、図７に示すようにセレクト動作の終了するタイミングｔ７よりも早いタイミングｔ６で）、シフト運動のための動力伝達を可能とするように第１電磁クラッチ４３を接続する。換言すると、セレクト動作を終了する前に、次のシフト動作のための第１電磁クラッチ４３の接続を実行するので、その後、電動モータ２３を駆動すれば直ちにシフト動作を行うことができる状態となる。

　また、単一の電動モータ２３を用いてシフト動作およびセレクト動作を行うので、構造を簡素化することができ、且つ製造コストを安くすることができる。このように単一の電動モータ２３を用いた場合にも、セレクト動作とシフト動作の切換えに要する時間を短縮することができ、次動作に早期に移行することができる。
　また、突起２００が各シフト溝４１０～４６０の終端に移動するときにも、シフト動作の終了前で電動モータ２３の減速回転中に、第１電磁クラッチ４３を切断し、その後は、第１電磁クラッチ４５の被動側部分としての第１出力ハブ５０の惰性によって、シフトセレクト軸１１をシフト運動の終端位置まで移動させることができる。

　それぞれの終端側へ移動するときのセレクト動作やシフト動作において、各動作の終了前に、対応する電磁クラッチ４３，４５を切断するので、可及的に電動モータ２３の駆動時間を短縮することが可能となり、省エネルギに寄与することができる。
　また、シフトセレクト軸１１のシフト動作およびセレクト動作を案内する案内機構Ｇを設け、その案内機構Ｇは、シフトセレクト軸１１から突出する突起２００を、ハウジング３３に形成された案内溝１００によって案内する。その案内溝１００は、手動レバーによるシフトパターンを模した形状とし、シフトセレクト軸１１と平行に延び一対の終端３０１，３０２を有するセレクト溝３００と、セレクト溝３００からそれぞれ対応する終端４１１，４２１，４３１，４４１，４５１まで交差状に延びる複数のシフト溝４１０，４２０，４３０，４４０，４５０とを有している。このようにセレクト溝３００および各シフト溝４１０～４６０にそれぞれ終端を設けてあるので、各電磁クラッチ４３，４５の被動側部分としての出力ハブ５０，５３の惰性を用いて、確実に突起２００を終端に導いて停止させることができる。また、突起２００が終端に位置決めされるので、シフトセレクト軸１１が自重その他の逆入力を受けても、当該逆入力によりシフトセレクト軸１１が位置ずれを起こすことを抑制することができる。

　また、シフトセレクト軸１１が例えばセレクト運動の終端位置に達することに応じて、シフト運動のための電動モータ２３の駆動を開始する。すなわち、セレクト動作を終了する前に、次のシフト動作のための第１電磁クラッチ４３の接続が完了しているので、セレクト動作が終了すると同時に、或いはセレクト動作の終了後直ちに電動モータ２３を駆動してシフト動作を行うことが可能となる。

　第１位置センサ８７および第２位置センサ８９を用いて、それぞれセレクト動作およびシフト動作の終端位置を検出できるので、シフト動作およびセレクト動作の終了を確実に検知することができ、その終了検知に応じて、次の動作のための電動モータ２３の駆動を迅速に開始することができる。
　本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば上記の実施の形態では、案内機構Ｇとして、シフトセレクト軸１１の外周１１ａに設けられた突起２００を、ハウジング３３に設けられた案内溝１００で案内していたが、案内機構として、突起をハウジング３３の内周に設け、突起により案内される溝をシフトセレクト軸１１の外周１１ａに設けたものを用いてもよい。その他、本発明の特許請求の範囲で種々の変更を施すことができる。

Claims

　単一の電動モータと、
　上記電動モータからの動力伝達を断続可能なクラッチと、
　上記電動モータおよび上記クラッチの動作を制御する制御部と、
　中心軸線回りの回転によってシフト運動をし、軸方向移動によってセレクト運動をするシフトセレクト軸と、
　上記クラッチを介する上記電動モータからの動力を用いて上記記シフトセレクト軸に上記シフト運動をさせる第１駆動伝達機構と、
　上記クラッチを介する上記電動モータの動力を用いて上記シフトセレクト軸に上記セレクト運動をさせる第２駆動伝達機構と、
　上記シフトセレクト軸の上記セレクト運動および上記シフト運動をそれぞれの終端位置まで案内する案内機構と、を備え、
　上記制御部は、シフトセレクト軸が上記シフト運動および上記セレクト運動の何れか一方の終端位置に達する前で且つ上記電動モータが減速している所定のタイミングで上記クラッチを切断し、上記クラッチの被動側部分の惰性によって上記シフトセレクト軸を上記シフト運動および上記セレクト運動の上記一方の終端位置まで移動させるようにしている変速装置。
　請求項１において、上記シフトセレクト軸の少なくとも一部を収容するハウジングを備え、
　上記案内機構は、上記シフトセレクト軸の外周および上記ハウジングの内面の何れか一方から突出する突起と、他方に形成され、上記突起を案内し、または上記突起によって案内される溝と、を含み、
　上記溝は、上記シフトセレクト軸と平行に延び一対の終端を有するセレクト溝と、上記セレクト溝から交差状に延び、それぞれ終端を有する複数のシフト溝と、を含む変速装置。
　請求項１または２において、上記制御部は、上記シフトセレクト軸が上記シフト運動および上記セレクト運動の上記一方の終端位置に達する前に、上記シフト運動および上記セレクト運動の他方のための動力伝達を可能とするように上記クラッチを接続する変速装置。
　請求項３において、上記制御部は、上記シフトセレクト軸が上記シフト運動および上記セレクト運動の上記一方の終端位置に達することに応じて、上記シフト運動および上記セレクト運動の上記他方のための電動モータの駆動を開始する変速装置。
　請求項４において、上記シフトセレクト軸の軸方向位置を検出する第１位置検出手段と、上記シフトセレクト軸の回転位置を検出する第２位置検出手段と、を備えた変速装置。