JP2007519864A - 移動自在なシフトフォーク部及びアクチュエータからなる変速装置 - Google Patents

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Abstract

本発明はシャフト（2）を用いたアクチュエータによって作動せしめられるシフトフォーク部（4）からなるギアボックスに関し、前記シャフトの回転運動が前記シフトフォーク部の移動に変換される。最小の設置スペースで正確な移動を達成すべく、ゲート部（14）が回転を固定するように前記シフトフォーク装置（4）に接続されているスリーブ（13）に形成されており、前記スリーブは前記シフトフォーク装置（4）にスプリング（24）によって前記移動方向に作用し、前記シャフト（2）は前記スリーブ（13）を貫通し、前記ゲート部と協働するラジアル方向に突出するフィンガ部（11）を有している。前記シフトフォーク装置（4）は、前記スリーブ（13）及び前記スプリング圧縮部（24）を覆ってベアリング表面（34）を有するハウジング（8）を形成し、これによって前記シフトフォーク装置（4）は前記シャフト（2）上で前記移動方向に案内されている。

Description

本発明は移動自在な変速部材（shift member）からなる変速装置に関し、これによって変速装置が変速され得るものであり、かかる変速部材はアクチュエータによって動かされるシフトフォーク部（shift fork）によって移動自在であり、アクチュエータはモータ、シャフト、ゲート部及びスプリング圧縮部を有し、シャフトの回転運動はゲート部によってシフトフォーク部の移動に変換される。変速部材は形状が適合するクラッチの一部、特にクラッチスリーブ又は同期装置であっても良く、若しくは他の作動変速装置部材、特に遊星ギアであっても良い。
このタイプの変速装置は、道路用ギア及びオフロード用ギアを可能とする全車輪駆動のモータ車両のとりわけトランスファケースに使用される。
一般的な遊星ギアが欧州特許第659605B1号に開示されている。ここでのゲートローラはロータリースプリングを介して支持されるシャフトによって駆動される。ロータリースプリングは、形状が適合するクラッチ部材が即座に係合位置を見出せなかったときに応力圧縮部として機能する。この設計は複雑でありシフトフォーク部をレール上で移動方向に案内する必要があり、これは更に構成用に必要な空間を増大せしめ、結果的に不完全な案内となる。変速ゲート部の角度位置は決して正確に決定されることがない。すなわち、当接部がないので、変速部材が支持係合せしめられる応力が定まらない。端部位置での分離にも信頼性がない。
従って本発明の目的は、アクチュエータからなる変速装置を改良することであり、これにより、最小の設置スペースであるにもかかわらず、簡易であって信頼性が高くより正確になる。
これによりゲート部の角度位置とシフトフォーク部の位置との間の再現可能な関連が確立され、特定の作動する力の超過のみに従う。
これは本発明によって達成され、ここにおいてゲート部はシフトフォーク部に対する回転を固定されて接続されているスリーブに形成されており、スリーブは前記シフトフォーク部をスプリング圧縮部を介して移動方向に作用し、シャフトは前記スリーブを貫通し、前記ゲート部と協働するラジアル方向に突出するフィンガ部を有している。この場合、ゲート部は実質的にらせん状の溝部であってフィンガ部の両側面の案内表面を伴い、これにより回転及び両方向移動の運動の関係が確立される。ゲート部を伴うスリーブは回転することはなく、ゲート部は内側に開口しているので、フィンガ部は内側からゲート部内に係合することが可能となる。ゲート部のスプリング圧縮部は力の流れに関して下流側にあるので、アクチュエータのシャフトの回転角度とスリーブの移動位置との間の関係は固定される。スプリング圧縮部はよってスリーブとシフトフォーク部との間のみで機能する。
スプリング圧縮部は２つのクラッチ部分が、例えば「噛み合っていない」ときに効力を生じる。ゲート部はこのときシフトフォーク部を伴うことなくその末端位置まで移動する。変速部材がこのとき移動可能となったとき、すなわち、例えば、クラッチの歯が互いに僅かに移動したとき、スプリングに蓄えられているエネルギによってそれらは係合する。この構成によって、シフトが低回転となったとき、若しくは接続されたクラッチ部材の１つが回転を増加したときに電気モータに逆に働く力が制限されることにもなる。
有利であって特に省スペースになる実施例としては、前記シフトフォーク部は、前記スリーブ及び前記スプリング圧縮部を覆って支持表面を有するハウジングを形成し、前記支持表面によって前記シフトフォーク部は前記シャフト上で前記移動方向に案内されている（請求項2）。ハウジングはスプリング圧縮部を保護し、同時に回転するシャフトの案内部を形成しており、それら両案内部は互いに離間している。シフトフォーク部は、よって更なる案内レールを用いることなく正確に案内され、摩擦値はほとんど一定である（シャフトは回転しているので静止摩擦から動摩擦への変化がない）。
本発明の更なる改良案においては、前記スリーブは圧縮スプリングに囲まれており、前記圧縮スプリングの終端巻き部は前記ハウジングの内部の段差と協働する（請求項3）。これは、スリーブのゲート部と協働しているフィンガ部が内側からゲート部に係合していることのみによって可能となる。単一のスプリングはよって両移動方向におけるスプリング圧縮部として機能することが可能となる。
好適な実施例においては、前記スリーブは、案内部と両端部に各１つある翼部とからなる保持ヨークに回転及び移動方向に対して固着されており、前記案内部は前記シフトフォーク部の前記ハウジング上の長手方向に延びる案内表面に案内され、前記２つの平行翼部は前記スリーブの両端部領域に固定接続され、前記圧縮スプリングが前記平行翼部の間に受け入れられている（請求項4）。保持ヨークは簡易な金属薄板をプレスしたもので良い。これはスリーブとシフトフォーク部との間に回転が固定された接続を確立し、よってその回転を阻止して完全に覆うことなくスプリングを保持する。前記圧縮スプリングの周辺ゾーンがラジアル方向に前記翼部を超えて突出し、前記周辺ゾーンは更に前記ハウジング内の段差部と協働している。前記圧縮スプリングは保持ヨークの翼部の間において予め圧縮されており（請求項5）、保持力が画定され、これによって変速部材の係合が保持される。
有利な詳細部分が実現可能であり、ここにおいて、前記スリーブと前記保持ヨークとの間において、円周方向を固定する接続が長手溝部内に係合するノーズ部によって確立され、移動方向を固定する接続が襟部とスプリングリングとによって確立される（請求項6）。これにより、アクチュエータ/シフトフォーク部/スプリング圧縮部の全装置が特殊な装置を有することなく簡易に着脱可能となる。更なる詳細な改良案が実現可能であり、ここにおいて、前記シャフトからラジアル状に突出する前記フィンガ部は、前記ゲート部と協働する回転自在なジャーナルローラをその端部に有しており（請求項7）、よって摩擦が低減し、正確で磨耗のないシフトが可能となる。
以下、図面を参照しつつ本発明を説明する。
図1において、変速装置ハウジングが２つの壁部1によって表わされており、該壁部１内にシャフト2が回転自在に支持されており、該シャフト２はギア付きモータによって回転せしめられる。シフトフォーク装置（shift fork unit）4は、シフトフォーク部7からなり、ハウジング8はシャフト2に担持されている。シフトフォーク部4は更に補強リブ9を有し、該補強リブ9は一体的に鋳造部品として形成されるか又は射出成形部品として形成される。シフトフォーク部7は公知の方法によって変速部材5の周りに係合し、該変速部材5は次に回転軸6の周りを回転する。これは変速部材と協働する変速装置部品（図示せず）の回転軸でもある。変速部材は、同期クラッチにおける形状が適合する（shape-matched）クラッチの一部であっても良く、若しくは鋸歯状の変速装置部材それ自身であっても良い。
シフトフォーク部のハウジング8が図2及び3に示す断面図に示されている。シャフト2は、ここでは重量を低減すべく中空シャフトになっており、シャフト2の中にフィンガ部すなわち心棒11が貫通しており、該フィンガ部はシャフト2から突出しているその端部にローラ12を備えている。ローラ12はゲート部14内に係合しており（図5及び6も参照）、該ゲート部14は実質的にスリーブ13におけるらせん状の切欠である。スリーブ13はハウジング8に対しては回転することはないが、その中を貫通しているシャフト2は回転自在である。よってスリーブ13はシャフト2の回転に応じて長手方向に移動する。
スリーブは回転防止のため、保持ヨーク16内に固定されている。保持ヨーク16は金属薄板を型打ちした部品であり、U字形状に曲げられている。保持ヨーク16は中央案内部17と両端部から垂直に突出する平行翼部18、18'とからなる。平行翼部18、18'はスリーブ13を受け入れる円形孔部19を有している。スリーブ13の溝部23に係合する内側に突出しているノーズ部20（図5参照）が、回転方向を固定する接続を提供すべく少なくとも１つの孔部18に存在している。スリーブ13は、移動を固定する接続を提供すべく、一方の端部領域に襟部21を、他の端部領域にスプリングリング22を有している。保持ヨーク16の案内部17は、シフトフォーク部4のハウジング8において以下に更に説明する方法により案内される。
圧縮スプリング24が、スリーブ13を包囲するスプリング圧縮部として翼部18、18'の間に固定されている。これは、特に両方向に当着して予め圧縮されていることによって単一スプリングとして機能し、これにより変速部材上のアクチュエータの保持力が定まる。スプリング24の巻き部直径は非常に大きいので、その巻き部は保持ヨーク16の翼部18、18'を超え、互いに反対側に配置されている２つの周辺ゾーン25に突出している。スプリング24の終端巻き部26は、よって翼部18、18'に阻害されることなくショルダ部30に当接することが可能となる（図3参照）。これによりスリーブ13とシフトフォーク部4との間にフレキシブルに移動する接続状態が確立される。例えば、形状が適合するクラッチ部の係合の際、スプリング24はクラッチ部を互いに見つけるまで収縮する。
シフトフォーク部4のハウジング8は外周の一部分のみを覆う略円筒形のジャケットと、基部表面としての２つの側壁33とからなる。ジャケットは開口部32を開放したままであり、開口部32の長手方向の周縁部において案内表面37（図3参照）が保持ヨーク16の案内部17用に形成されている。それらは移動自在であって、スリーブ13の回転を防止すべく形成されている。ジャケット31には開口部32の反対側に位置する領域に導入孔部35が設けられている。側壁33はシャフト1上に支持されている表面を支持しており、よってシャフト2上にシフトフォーク部4を良好に案内することが確実となる。
図4を参照すると判るように、全てのアセンブリが簡易に設置され得る。最初にスプリング24が保持ヨークの翼部18、18'の間で予め圧縮され、その後スリーブ13が翼部18、18'の孔部19内に導入されてスプリングリング22を用いて固定される。この副アセンブリはその後ジャケット31の開口部32を通してその内部に導入される。
この方法においては、スプリング24の終端巻き部26はハウジング内のショルダ部30に当接する。ここでシャフト2を挿入することが可能となり、フィンガ部11がローラ12と共に導入開口部35を介してハウジング8内に挿入可能となる。最後に図5はスリーブ13と、保持ヨーク16とを示しており、特に、ノーズ部20及び溝部23によって回転が防止されることが示されている。
本発明によるアクチュエータからなる変速装置の長手方向の部分断面図である。 図1のBB部分の長手方向断面図である。 図1のAA部分の断面図である。 本発明によるアクチュエータの分解斜視図である。 図4の詳細を他の方向から見た図である。

Claims (7)

  1. 移動自在な変速部材（5）からなる変速装置であって、前記変速部材（5）によって前記変速装置が変速され得るものであり、前記変速部材はアクチュエータによって動かされるシフトフォーク部（4）によって移動自在となり、前記アクチュエータはモータ若しくはギア付きのモータ（3）、シャフト（2）、ゲート部及びスプリング圧縮部を有し、前記シャフトの回転運動は前記ゲート部によって前記シフトフォーク部の移動に変換される変速装置であって、前記ゲート部（14）が前記シフトフォーク部（4）に対する回転を固定されて接続されているスリーブ（13）に形成されており、前記スリーブは前記シフトフォーク部（4）に前記スプリング圧縮部（24）を介して前記移動方向に作用し、前記シャフト（2）は前記スリーブ（13）を貫通し、前記ゲート部と協働するラジアル方向に突出するフィンガ部（11）を有していることを特徴とする変速装置。
  2. 前記シフトフォーク部（4）は、前記スリーブ（13）及び前記スプリング圧縮部（24）を覆って支持表面（34）を有するハウジング（8）を形成し、前記支持表面（34）によって前記シフトフォーク部（4）は前記シャフト（2）上で前記移動方向に案内されていることを特徴とする請求項１記載の変速装置。
  3. 前記スリーブ（13）は圧縮スプリング（24）に囲まれており、前記圧縮スプリング（24）の終端巻き部（26）は前記ハウジング（8）の内部の段差（30）と協働することを特徴とする請求項２記載の変速装置。
  4. 前記スリーブ（13）は、案内部（17）と両端部に各１つある翼部（18、18'）とからなる保持ヨーク（16）に固着されており、前記案内部（17）は前記シフトフォーク部（4）の前記ハウジング（8）上の前記長手方向に延びる案内表面（37）に案内され、前記２つの平行翼部（18、18'）は前記スリーブ（13）の両端部領域に固定接続され、前記圧縮スプリング（24）が前記平行翼部（18、18'）の間に受け入れられていることを特徴とする請求項３記載の変速装置。
  5. 前記圧縮スプリング（24）の前記周辺ゾーン（25）が前記ラジアル方向に前記翼部（18、18'）を超えて突出して前記ハウジング（8）内の段差部（30）と協働し、よって前記圧縮スプリング（24）が予め圧縮されていることを特徴とする請求項４記載の変速装置。
  6. 前記スリーブ（13）と前記保持ヨーク（16）との間において、円周方向を固定する接続が長手溝部（23）内に係合するノーズ部（20）によって確立され、移動方向を固定する接続が襟部（21）とスプリングリング（22）とによって確立されることを特徴とする請求項４記載の変速装置。
  7. 前記シャフト（2）からラジアル状に突出する前記フィンガ部（11）は、前記ゲート部（14）と協働する回転自在なジャーナルローラ（12）をその端部に有していることを特徴とする請求項４記載の変速装置。
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