JP2010014175A - シフトアクチュエータアセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】シフトアクチュエータアセンブリの寸法を小形化して、変速機ケーシングに対する搭載性を向上させる。
【解決手段】シフトアクチュエータアセンブリは、それぞれが電動モータ１２，２２により回転されるウォーム１１，２１と、このウォームと噛合して回転されるウォームホイール１３，２３よりなる複数のアクチュエータ１０，２０を備え、この各アクチュエータのウォームホイールにより複数のシフト部材１６，２６を互いに独立して作動させるものである。各アクチュエータのウォームホイールは同軸的に互いに重ね合わせて配置して寸法を小形化している。各シフト部材は各ウォームホイールにホイール軸１４，２４を介して連結されたピニオンギヤ１５，２５と噛合して往復動され、ホイール軸の少なくとも１つは筒状として残るホイール軸の少なくとも１つを回転自在に支持している。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数のシフト部材を互いに独立して作動させるシフトアクチュエータアセンブリに関する。

例えば自動車の歯車式自動変速機においては、それぞれ変速ギヤを切り換えて変速を行う複数のフォークシャフト毎に１組のアクチュエータが設けられている。図４及び図５は、２本のフォークシャフト４，８を備えたこのような歯車式自動変速機のシフトアクチュエータアセンブリの従来技術の一例を示しており、各フォークシャフト４，８を互いに独立してそれぞれ作動させる２組のアクチュエータ１，５を備えている。各アクチュエータ１，５は、電動モータ２ａ，６ａにより回転されるウォーム２，６がウォームホイール３，７を減速して回転させ、フォークシャフト４，８のラック部４ａ，８ａと噛合されるピニオンギヤ３ｂ，７ｂが、ホイール軸３ａ，７ａを介してウォームホイール３，７とともに回転されてフォークシャフト４，８が往復動され、変速ギヤが切り換えられて変速がなされる。

図４及び図５に示す従来技術のシフトアクチュエータアセンブリでは、図４で示す平面視において、同軸的に配置されたウォームホイール３，７、ホイール軸３ａ，７ａ及びピニオンギヤ３ｂ，７ｂは重なっているが、大形の部材である各ウォームホイール３，７、ウォーム２，６及びこれを回転駆動する電動モータ２ａ，６ａは、平面視において重ならないように配置されている。このシフトアクチュエータアセンブリは、図４に示すように、ウォーム２及び電動モータ２ａとウォーム６及び電動モータ６ａを互いに逆向きに配置することによりなるべく隙間が生じないようにして、平面視における専有面積が過大にならないように工夫されてはいるが、その横幅Ｄ及び縦幅Ｅの寸法は相当大となる。このシフトアクチュエータアセンブリは変速機ケーシングの内部またはその付近の外側に搭載されるが、変速ギヤを切り換えるシフトフォークが設けられる各フォークシャフトに合わせて配置する必要があるので、その寸法が大になると変速機ケーシングに搭載するのが困難になるという問題がある。

本発明は、平面視では大形ではあるが厚さが薄い部材であるウォームホイールを重ね合わせて配置することにより、シフトアクチュエータアセンブリの平面視における寸法を小形化して、このような各問題を解決することを目的とする。

このために、本発明によるシフトアクチュエータアセンブリは、それぞれが電動モータにより回転されるウォームと、このウォームと噛合して回転されるウォームホイールよりなる複数のアクチュエータを備え、この各アクチュエータのウォームホイールにより複数のシフト部材を互いに独立して作動させるシフトアクチュエータアセンブリにおいて、各アクチュエータのウォームホイールを、同軸的に互いに重ね合わせて配置したことを特徴とするものである。

前項に記載のシフトアクチュエータアセンブリにおいて、各ウォームホイールにはホイール軸を介してピニオンギヤが同軸的に一体的に連結され、各シフト部材は各ピニオンギヤに噛合されて往復動されるラックシャフトであり、ホイール軸の少なくとも１つは筒状としてその筒状のホイール軸とそれが設けられるウォームホイールはそれらと同軸的に形成された軸受孔を介して残るホイール軸の少なくとも１つと回転自在に支持関係にあることを特徴とするものである。

前項に記載のシフトアクチュエータアセンブリにおいて、各ラックシャフトは変速機の変速ギヤを切り換えるシフトフォークが設けられるフォークシャフトであり、筒状のホイール軸に設けるピニオンギヤは大径として高速側の変速ギヤの切り換えを行うフォークシャフトを作動させ、軸受孔を介して筒状のホイール軸及びそれが設けられるウォームホイールと支持関係にある残るホイール軸に設けるピニオンギヤは小径として低速側の変速ギヤの切り換えを行うフォークシャフトを作動させることを特徴とするものである。

上述のように、本発明によれば、各アクチュエータの、大形ではあるが厚さが比較的薄い部材であるウォームホイールを、同軸的に互いに重ね合わせて配置したので、シフトアクチュエータアセンブリの平面視における寸法は小形化され、厚さ方向の寸法の増大はわずかとなる。従って、変速機ケーシングに対するシフトアクチュエータアセンブリの搭載性が向上する。

各ウォームホイールにはホイール軸を介してピニオンギヤが同軸的に一体的に連結され、各シフト部材は各ピニオンギヤに噛合されて往復動されるラックシャフトであり、ホイール軸の少なくとも１つは筒状としてその筒状のホイール軸とそれが設けられる前記ウォームホイールはそれらと同軸的に形成された軸受孔を介して残るホイール軸の少なくとも１つと回転自在に支持関係にある請求項２の発明によれば、変速機ケーシングに対する各ウォームホイールの支持部が減少する。従って、構造が簡略化され、またシフトアクチュエータアセンブリの厚さ方向の寸法の増大も減少して、変速機ケーシングに対するシフトアクチュエータアセンブリの搭載性はさらに向上する。

各ラックシャフトは変速機の変速ギヤを切り換えるシフトフォークが設けられるフォークシャフトであり、筒状のホイール軸に設けるピニオンギヤは大径として高速側の変速ギヤの切り換えを行うフォークシャフトを作動させ、軸受孔を介して筒状のホイール軸及びそれが設けられるウォームホイールと支持関係にある残るホイール軸に設けるピニオンギヤは小径として低速側の変速ギヤの切り換えを行うフォークシャフトを作動させるようにした請求項３の発明によれば、大きい操作力を必要とする低速側の変速ギヤの切り換えを行うフォークシャフトには大きい駆動力が与えられ、小さい操作力で足りる高速側の変速ギヤの切り換えを行うフォークシャフトには小さい駆動力が与えられる。従って、効率が良く無理な力がかからないシフトアクチュエータアセンブリを得ることができる。

先ず図１及び図２により、本発明によるシフトアクチュエータアセンブリの第１実施形態の説明をする。この第１実施形態は、互いに異なるフォークシャフト（シフト部材）１６，２６をそれぞれ作動させる２組のアクチュエータ１０，２０を備えたシフトアクチュエータアセンブリに、本発明を適用したものである。各アクチュエータ１０，２０は、それぞれ互いに噛合するウォーム１１，２１及びウォームホイール１３，２３と、各ウォーム１１，２１を回転駆動する電動モータ１２，２２と、ホイール軸１４，２４によりウォームホイール１３，２３に連結されて各フォークシャフト１６，２６のラック部１６ａ，２６ａと噛合されるピニオンギヤ１５，２５により構成されている。各フォークシャフト１６，２６は、変速機のスリーブに係合されるシフトフォーク（図示省略）が設けられ、左右に往復動して変速ギヤを切り換えるラックシャフトである。

主として図２に示すように、第１アクチュエータ１０のウォームホイール１３には上下両側に突出するホイール軸１４が同軸的に一体的に設けられ、第２アクチュエータ２０のウォームホイール２３には下側に突出する筒状のホイール軸２４が同軸的に一体的に設けられている。ウォームホイール２３及びホイール軸２４には１つの軸受孔２４ａが同軸的に形成され、この軸受孔２４ａにはホイール軸１４の下側の突出部が回転自在に嵌合されて互いに支持される関係となっている。ホイール軸１４の上側の突出部の根本部と、ホイール軸２４の根本部は、変速機ケーシング４０に回転自在に支持されている。両ウォームホイール１３，２３の間及び各ウォームホイール１３，２３と変速機ケーシング４０の間には、中間スペーサ１８及びスペーサ１７，２７が設けられて、両ウォームホイール１３，２３の軸線方向移動が拘束されている。このようにして、両ウォームホイール１３，２３は同軸的に互いに重ね合わせて配置されて、変速機ケーシング４０に回転自在に支持される。なお両ウォームホイール１３，２３は、ホイール軸２４の根本部の代わりに、ホイール軸１４の下端部をホイール軸２４から突出させて変速機ケーシング４０により支持するようにしてもよい。

第１アクチュエータ１０のピニオンギヤ１５は、変速機ケーシング４０への支持部から上方に突出するホイール軸１４の先端に同軸的に固定されて、変速機ケーシング４０にホイール軸１４と立体的に直交する方向に、回動が拘束されて軸線方向移動のみ自在に支持された第１フォークシャフト１６のラック部１６ａに噛合されている。第２アクチュエータ２０のピニオンギヤ２５は筒状のホイール軸２４の下端に同軸的に固定されて、変速機ケーシング４０に第１フォークシャフト１６と平行に、軸線方向移動のみ自在に支持された第２フォークシャフト２６のラック部２６ａに噛合されている。この第１実施形態では、筒状のホイール軸２４に設けられたピニオンギヤ２５は大径として高速側の変速ギヤの切り換えを行うフォークシャフト２６を作動させ、ホイール軸２４の軸受孔２４ａに支持されるホイール軸１４に設けられたピニオンギヤ１５は小径として低速側の変速ギヤの切り換えを行うフォークシャフト１６を作動させている。

各アクチュエータ１０，２０の電動モータ１２，２２は、互いに平行で同じ向きに、かつホイール軸１４，２４及びフォークシャフト１６，２６と直交して、変速機ケーシング４０に設けられている。各電動モータ１２，２２の出力軸１２ａ，２２ａの先端部に同軸的に設けられた各ウォーム１１，２１は、各ウォームホイール１３，２３の外周の歯部に噛合されている。

次に上述した第１実施形態の作動の説明をする。各フォークシャフト１６，２６が図１に示す中立位置にある状態では、各フォークシャフト１６，２６のシフトフォークは変速機の各スリーブを中立位置として、変速機の何れの変速段も形成されない。第１アクチュエータ１０の電動モータ１２だけを一方の向きに回転すればウォーム１１もそれと対応する向きに回転されて、これと噛合するウォームホイール１３、これに連結されるホイール軸１４及びピニオンギヤ１５もそれと対応する向きに回転される。これによりラック部１６ａがピニオンギヤ１５と噛合されるフォークシャフト１６も軸線方向一方に移動されて、それに設けたシフトフォークによりスリーブがその方向に移動され、それと対応する変速ギヤを切り換えてその変速段が形成される。電動モータ１２を中立位置に戻せば変速機も中立位置に戻り、また電動モータ１２を逆向きに回転すれば、同様にしてそれと対応する変速段が形成される。電動モータ１２を中立位置に戻してから、第２アクチュエータ２０の電動モータ２２を一方の向きに回転すれば、前述と同様にしてそれと対応する変速段が形成され、電動モータ２２を中立位置に戻してから逆向きに回転すれば、同様にしてそれと対応する変速段が形成される。

上述した第１実施形態によれば、第１及び第２アクチュエータ１０，２０よりなるシフトアクチュエータアセンブリの寸法は、横幅及び縦幅が図１に示すＡ（＝ａ１＋ａ２）及びＢであり、厚さが図２に示すＣである。この各寸法を図４及び図５に示す従来技術における横幅Ｄ（＝ａ１＋ａ２＋ｄ１）、縦幅Ｅ及び厚さＦと比較すれば、第１実施形態の横幅Ａ及び縦幅Ｂは、それぞれ長さｄ１及び長さｅ１（何れも図４参照）だけ従来技術における横幅Ｄ及び縦幅Ｅよりも小であり、厚さＣは長さｃ１だけ従来技術における厚さＦよりも大である。このように横幅Ａ及び縦幅Ｂが小さくなるのは、ホイール軸１４の軸線方向から見た平面視では大形のウォームホイール１３，２３を重ね合わせて配置することにより、平面視における専有面積が減少されるためである。また重ね合わせたウォームホイール１３，２３は厚さがほゞ一定で比較的薄いので、厚さ方向の寸法の増大は比較的少なくなる。

この第１実施形態では変速機ケーシング４０の内部にシフトアクチュエータアセンブリを搭載しているが、変速機ケーシング４０内にはあちこちにリブやボスなどが設けられているので、平面視における横幅Ｄ及び縦幅Ｅが大きいと局部的な当たりのおそれが増大して搭載が困難になる一方、厚さ方向の寸法の増大はそれが小さい限り搭載性に及ぼす悪影響は比較的少ない。従ってこの第１実施形態によれば、シフトアクチュエータアセンブリの横幅Ａ及び縦幅Ｂが小さくなるので、変速機ケーシング４０に対するシフトアクチュエータアセンブリの搭載性は、従来に比して向上する。

上述した第１実施形態では、同軸的に重ね合わせて配置した２つのウォームホイール１３，２３の一方のホイール軸２４を筒状として、このホイール軸２４とそれが設けられるウォームホイール２３に同軸的に形成された軸受孔２４ａを介して他方のホイール軸１４を回転自在に支持しており、このようにすれ歯変速機ケーシング４０に対する各ウォームホイール１３，２３の支持部が減少する。これにより構造が簡略化され、またシフトアクチュエータアセンブリの厚さ方向の寸法の増大も減少するので、変速機ケーシング４０に対するシフトアクチュエータアセンブリの搭載性はさらに向上する。しかしながら本発明これに限られるものではなく、各ホイール軸１４，２４を各ウォームホイール１３，２３からそれぞれ片側に突出する単純な軸として実施してもよく、そのようにしてもシフトアクチュエータアセンブリの横幅Ａ及び縦幅Ｂが小さくなるので、変速機ケーシング４０に対するシフトアクチュエータアセンブリの搭載性が向上するという効果は得られる。

また第１実施形態では、大径となる筒状のホイール軸２４に設けられたピニオンギヤ２５は大径として高速側の変速ギヤの切り換えを行うフォークシャフト２６を作動させ、ホイール軸２４の軸受孔２４ａに支持される小径のホイール軸１４に設けられたピニオンギヤ１５は小径として低速側の変速ギヤの切り換えを行うフォークシャフト１６を作動させており、このようにすれば大きい操作力を必要とする低速側の変速ギヤの切り換えを行うフォークシャフト１６には大きい駆動力が与えられ、小さい操作力で足りる高速側の変速ギヤの切り換えを行うフォークシャフトには小さい駆動力が与えられるので、効率が良く無理な力がかからないシフトアクチュエータアセンブリが得られる。しかも大径となる筒状のホイール軸２４には大径のピニオンギヤ２５が設けられ、小径のホイール軸１４には小径のピニオンギヤ１５が設けられるので、構造的に自然であり、無理が生じることはない。しかしながら本発明これに限られるものではなく、各ホイール軸１４，２４に設ける各ピニオンギヤ１５，２５を同一径として実施してもよく、そのようにしてもシフトアクチュエータアセンブリの搭載性が向上するという上述した効果は得られる。

次に図３により、本発明によるシフトアクチュエータアセンブリの第２実施形態の説明をする。この第２実施形態は、互いに３本のフォークシャフト（シフト部材、ラックシャフト）１６，２６，３６をそれぞれ作動させる３組のアクチュエータ１０，２０，３０を備えたシフトアクチュエータアセンブリに、本発明を適用したものである。第１実施形態の場合と同様、各アクチュエータ１０，２０，３０は、それぞれ互いに噛合するウォーム１１，２１，３１及びウォームホイール１３，２３，３３と、各ウォーム１１，２１，３１を回転駆動する電動モータ１２，２２，３２と、ホイール軸１４，２４，３４によりウォームホイール１３，２３，３３に連結されて各フォークシャフト１６，２６，３６のラック部１６ａ，２６ａ，３６ａと噛合されるピニオンギヤ１５，２５，３５により構成されている。

図３に示すように、３つのウォームホイール１３，２３，３３は同軸的に互いに回転自在に重ね合わせて配置されて、変速機ケーシング４０に回転自在に支持される。第１アクチュエータ１０のウォームホイール１３は、第１実施形態と同様、上下両側に突出するホイール軸１４が同軸的に一体的に設けられている。第２及び第３アクチュエータ２０，３０のウォームホイール２３，３３には、第１実施形態と同様、一側に突出する筒状のホイール軸２４，３４が同軸的に一体的に設けられ、ウォームホイール２３，３３とホイール軸２４，ホイール軸３４にはそれぞれ１つの軸受孔２４ａ，３４ａが同軸的に形成されている。

ウォームホイール２３及びホイール軸２４は、その軸受孔２４ａ内にウォームホイール１３から下側に突出するホイール軸１４が回転自在に嵌合されて互いに支持される関係となり、ウォームホイール３３及びホイール軸３４は、その軸受孔３４ａ内にウォームホイール１３から上側に突出するホイール軸１４が回転自在に嵌合されて互いに支持される関係となり、ホイール軸１４の上端は筒状のホイール軸３４より上方に突出している。これらウォームホイール１３，２３，３３及びホイール軸１４，２４，３４は、中空の各ホイール軸２４，３４の根本部が変速機ケーシング４０に回転自在に嵌合されることにより支持されている。また、各ウォームホイール１３，２３，３３の間及び両側のウォームホイール２３，３３と変速機ケーシング４０の間には、中間スペーサ１７ａ，１８及びスペーサ２７，３７が設けられて、各ウォームホイール１３，２３，３３の軸線方向移動が拘束されている。

ホイール軸１４の上端部、ホイール軸２４の下端部及びホイール軸３４の上端部には、それぞれピニオンギヤ１５，２５，３５が同軸的に固定されている。この各ピニオンギヤ１５，２５，３５は、変速機ケーシング４０にホイール軸１４と立体的に直交する方向に、回動が拘束されて軸線方向移動自在に支持された第１〜第３フォークシャフト１６，２６，３６の各ラック部１６ａ，２６ａ，３６ａ（ラック部１６ａは図示省略）に噛合されている。この第２実施形態では、筒状のホイール軸２４，３４に設けられたピニオンギヤ２５，３５は大径として高速側の変速ギヤの切り換えを行うフォークシャフト２６，３６を作動させ、ホイール軸１４に設けられたピニオンギヤ１５は小径として低速側の変速ギヤの切り換えを行うフォークシャフト１６を作動させている。

第１及び第２アクチュエータ１０，２０の電動モータ１２，２２は、互いに平行で同じ向きに、かつ各ホイール軸１４，２４，３４及び各フォークシャフト１６，２６，３６と直交して、変速機ケーシング４０に設けられ、第３アクチュエータ３０の電動モータ３２は、各フォークシャフト１６，２６，３６と平行に変速機ケーシング４０に設けられている。各電動モータ１２，２２，３２の出力軸１２ａ，２２ａ，３２ａの先端部に同軸的に取り付けられた各ウォーム１１，２１，３１は、各ウォームホイール１３，２３，３３の外周の歯部に噛合されている。

第１実施形態の場合と同様、この第２実施形態でも、各アクチュエータ１０，２０，３０の電動モータ１２，２２，３２を作動させれば、その回転の向きに応じてそれと対応する変速段が形成されて、変速がなされる。

この第２実施形態では、３つの大形のウォームホイール１３，２３，３３が重ね合わせて配置されるので、２つのウォームホイール１３，２３を重ね合わせて配置した第１実施形態に比して、平面視における専有面積の減少の割合は一層大きくなり、変速機ケーシング４０に対するシフトアクチュエータアセンブリの搭載性は、第１実施形態の場合よりも向上する。

この第２実施形態では、第２アクチュエータ２０のウォームホイール２３及びホイール軸２４の軸受孔２４ａ内と、第３アクチュエータ３０のウォームホイール３３及びホイール軸３４の軸受孔３４ａ内に、第１アクチュエータ１０のホイール軸１４の両側部をそれぞれ嵌合させている。しかしながら本発明はこれに限らず、ウォームホイール２３及びホイール軸２４の軸受孔２４ａ内にホイール軸１４を嵌合させ、ウォームホイール３３及びホイール軸３４の軸受孔３４ａ内にホイール軸２４を嵌合させるようにして実施することも可能である。

また上述した各実施形態では、２組のアクチュエータ１０，２０を用いた場合と、３組のアクチュエータ１０，２０，３０を用いた場合につき説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、４組またはそれ以上のアクチュエータを用いて実施することも可能である。

なお上述した各実施形態では、変速機の変速ギヤを切り換えるシフトフォークが設けられる複数のフォークシャフトをそれぞれ作動させる複数のアクチュエータを備えたシフトアクチュエータアセンブリに適用した例について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば歯車式自動変速機に使用するデュアルクラッチの各クラッチを作動させる複数のアクチュエータを備えたシフトアクチュエータアセンブリなどに適用することもできる。

本発明によるシフトアクチュエータアセンブリの第１実施形態の全体構造を示す平面図である。 図１に示す第１実施形態の全体構造を示す正面図である。 本発明によるシフトアクチュエータアセンブリの第２実施形態の全体構造を示す正面図である。 従来技術によるシフトアクチュエータアセンブリの一例の全体構造を示す平面図である。 図４に示す従来技術の全体構造を示す正面図である。

符号の説明

１０，２０，３０…アクチュエータ、１１，２１，３１…ウォーム、１２，２２，３２…電動モータ、１３，２３，３３…ウォームホイール、１４，２４，３４…ホイール軸、２４ａ，３４ａ…軸受孔、１５，２５，３５…ピニオンギヤ、１６，２６，３６…シフト部材（フォークシャフト）。

Claims (3)

1. それぞれが電動モータにより回転されるウォームと、このウォームと噛合して回転されるウォームホイールよりなる複数のアクチュエータを備え、この各アクチュエータのウォームホイールにより複数のシフト部材を互いに独立して作動させるシフトアクチュエータアセンブリにおいて、
   前記各アクチュエータのウォームホイールを、同軸的に互いに重ね合わせて配置したことを特徴とするシフトアクチュエータアセンブリ。
2. 請求項１に記載のシフトアクチュエータアセンブリにおいて、各ウォームホイールにはホイール軸を介してピニオンギヤが同軸的に一体的に連結され、前記各シフト部材は前記各ピニオンギヤに噛合されて往復動されるラックシャフトであり、前記ホイール軸の少なくとも１つは筒状としてその筒状のホイール軸とそれが設けられる前記ウォームホイールはそれらと同軸的に形成された軸受孔を介して残る前記ホイール軸の少なくとも１つと回転自在に支持関係にあることを特徴とするシフトアクチュエータアセンブリ。
3. 請求項２に記載のシフトアクチュエータアセンブリにおいて、前記各ラックシャフトは変速機の変速ギヤを切り換えるシフトフォークが設けられるフォークシャフトであり、前記筒状のホイール軸に設けるピニオンギヤは大径として高速側の変速ギヤの切り換えを行うフォークシャフトを作動させ、前記軸受孔を介して前記筒状のホイール軸及びそれが設けられるウォームホイールと支持関係にある残るホイール軸に設けるピニオンギヤは小径として低速側の変速ギヤの切り換えを行うフォークシャフトを作動させることを特徴とするシフトアクチュエータアセンブリ。

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