JP2014145414A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 単一のアクチュエータモータで第１従動部材および第２従動部材を選択的に駆動することが可能な動力伝達装置を提供する。
【解決手段】 ソレノイド４９で切換軸４８を第１位置に駆動すると、切換軸４８の大径部４８ａに当接する第１ボール５１が第１ボール収納溝４６ｂから径方向外側に押し出されて第１ボール係合孔４４ａに係合し、かつ切換軸４８の小径部４８ｃに当接する第２ボール５２が第２ボール係合孔４４ｂから径方向内側に離脱して第２ボール収納溝４７ｂに収納されることで、駆動部材４４が第２従動部材４７から切り離されて第１従動部材４６に結合され、駆動部材４４の回転が第１従動部材４６に選択的に伝達される。逆に、切換軸４８を第２位置に駆動すると、駆動部材４４の回転が第２従動部材４７に選択的に伝達される。これにより、１個のアクチュエータモータ４１および１個のソレノイド４９で第１、第２従動部材４６，４７を選択的に駆動することができ、部品点数およびコストの削減が可能になる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、アクチュエータモータと、前記アクチュエータモータにより往復回転駆動される中空の駆動部材と、前記駆動部材の内部に軸方向両側から同軸に嵌合する中空の第１、第２従動部材と、前記第１、第２従動部材の何れか一方を前記駆動部材に選択的に結合可能な駆動切換機構とを備える動力伝達装置に関する。

ＭＴ（マニュアルトランスミッション）を自動変速する所謂ＡＭＴ（オートマチック・マニュアルトランスミッション）において、エンジンおよびトランスミッション間に設けられたクラッチの係合および係合解除を制御するクラッチ用アクチュエータと、トランスミッションの変速を制御する変速用アクチュエータとを備えるものが、下記特許文献１により公知である。

またＡＭＴにおいて、変速部材のセレクト動作およびシフト動作をそれぞれセレクト用アクチュエータおよびシフト用アクチュエータを用いて行うものが、下記特許文献２により公知である。

特開２００３−６５３５７号公報 特開２０１１−１６９３６５号公報

ところで、上記特許文献１に記載されたものはクラッチ用アクチュエータおよび変速用アクチュエータを別個に備えており、また上記特許文献２に記載されたものはセレクト用アクチュエータおよびシフト用アクチュエータを別個に備えているが、１個のアクチュエータで２個のアクチュエータの機能を発揮させることができれば、部品点数を削減してコストダウンに寄与することができる。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、単一のアクチュエータモータで第１従動部材および第２従動部材を選択的に駆動することが可能な動力伝達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に、請求項１に記載された発明によれば、アクチュエータモータと、前記アクチュエータモータにより往復回転駆動される中空の駆動部材と、前記駆動部材の内部に軸方向両側から同軸に嵌合する中空の第１、第２従動部材と、前記第１、第２従動部材の何れか一方を前記駆動部材に選択的に結合可能な駆動切換機構とを備え、前記駆動切換機構は、前記第１、第２従動部材の内部に軸方向摺動自在に嵌合する切換軸と、前記切換軸を第１位置および第２位置に移動させるソレノイドと、前記切換軸に形成された大径部およびその両側に位置する第１、第２小径部と、前記第１従動部材の円周方向の複数位置を径方向に貫通する複数の第１ボール収納溝と、前記第２従動部材の円周方向の複数位置を径方向に貫通する複数の第２ボール収納溝と、前記駆動部材の内周面に形成されて前記第１ボール収納溝に対向する複数の第１ボール係合孔と、前記駆動部材の内周面に形成されて前記第２ボール収納溝に対向する複数の第２ボール係合孔と、前記第１ボール収納溝および前記第１ボール係合孔に係合可能な複数の第１ボールと、前記第２ボール収納溝および前記第２ボール係合孔に係合可能な複数の第２ボールとを備え、前記大径部の直径と前記第１、第２ボールの直径の２倍とを加算した値は前記駆動部材の内周面の直径よりも大きく、かつ前記第１、第２小径部の直径と前記第１、第２ボールの直径の２倍とを加算した値は前記駆動部材の内周面の直径よりも小さく、前記切換軸が前記第１位置にあるときに、前記第１ボールは前記大径部に当接して前記第１ボール係合孔に係合するとともに、前記第２ボールは前記小径部に当接して前記第２ボール係合孔から離脱し、前記切換軸が前記第２位置にあるときに、前記第２ボールは前記大径部に当接して前記第２ボール係合孔に係合するとともに、前記第１ボールは前記小径部に当接して前記第１ボール係合孔から離脱することを特徴とする動力伝達装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記切換軸は磁石で構成され、前記第１、第２ボールは磁性体で構成されることを特徴とする動力伝達装置が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記第１ボール係合孔の数は前記第１ボールの数よりも多く、前記第２ボール係合孔の数は前記第２ボールの数よりも多いことを特徴とする動力伝達装置が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜請求項３の何れか１項の構成に加えて、前記大径部の軸方向長さは前記第１、第２ボール間の軸方向距離よりも小さいことを特徴とする動力伝達装置が提案される。

尚、実施の形態のウオームホイール４４は本発明の駆動部材に対応し、実施の形態の変速ドラム用駆動ギヤ４６は本発明の第１従動部材に対応し、実施の形態のクラッチ用駆動ギヤ４７は本発明の第２従動部材に対応する。

請求項１の構成によれば、駆動切換機構は、アクチュエータモータと、アクチュエータモータにより往復回転駆動される中空の駆動部材と、駆動部材の内部に軸方向両側から同軸に嵌合する中空の第１、第２従動部材と、第１、第２従動部材の何れか一方を駆動部材に選択的に結合可能な駆動切換機構とを備える。

ソレノイドで切換軸を第１位置に駆動すると、切換軸の大径部に当接する第１ボールが第１ボール収納溝から径方向外側に押し出されて第１ボール係合孔に係合し、かつ切換軸の小径部に当接する第２ボールが第２ボール係合孔から径方向内側に離脱して第２ボール収納溝に収納されることで、駆動部材が第２従動部材から切り離されて第１従動部材に結合され、駆動部材の回転が第１従動部材に選択的に伝達される。

逆に、ソレノイドで切換軸を第２位置に駆動すると、切換軸の大径部に当接する第２ボールが第２ボール収納溝から径方向外側に押し出されて第２ボール係合孔に係合し、かつ切換軸の小径部に当接する第１ボールが第１ボール係合孔から径方向内側に離脱して第１ボール収納溝に収納されることで、駆動部材が第１従動部材から切り離されて第２従動部材に結合され、駆動部材の回転が第２従動部材に選択的に伝達される。

これにより、１個のアクチュエータモータおよび１個のソレノイドで第１、第２従動部材を選択的に駆動することができ、部品点数およびコストの削減が可能になる。

また請求項２の構成によれば、切換軸は磁石で構成され、第１、第２ボールは磁性体で構成されるので、第１、第２ボールを切換軸の小径部に磁着させて第１、第２ボール係合孔から積極的に離脱させることで、第１従動部材あるいは第２従動部材を駆動部材から確実に切り離すことができる。

また請求項３の構成によれば、第１ボール係合孔の数は第１ボールの数よりも多く、第２ボール係合孔の数は第２ボールの数よりも多いので、第１、第２ボールを第１、第２ボール係合孔にスムーズに係合させることが可能になり、駆動切換機構の作動応答性が向上するとともに切り換え時のショックが低減する。

また請求項４の構成によれば、大径部の軸方向長さは第１、第２ボール間の軸方向距離よりも小さいので、駆動部材に第１、第２従動部材の両方が同時に結合されるのを防止することができる。

電気自動車用のトランスミッションのスケルトン図。 図１の２部詳細図。 図２の３−３線断面図。 図３の４−４線断面図。 図３の５−５線断面図。 図２の６部断面図。 シフトフォーク溝およびカム溝の展開図。 図２の８部拡大図。 オルタネートカム機構の作用説明図。 変速ドラムの作用説明図。 シフトアップ時の作用を説明するタイムチャート。

以下、図１〜図１１に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１に示すように、モータ・ジェネレータＭＧを走行用駆動源とする電気自動車のトランスミッションＴは、マニュアルトランスミッションを変速アクチュエータＡで変速操作する所謂ＡＭＴ（オートマチック・マニュアルトランスミッション）で構成される。

前進３段のトランスミッションＴは、相互に平行に配置されたメインシャフト１１およびカウンタシャフト１２を備えており、メインシャフト１１の外周に相対回転自在に嵌合するアウターシャフト１３と、メインシャフト１１に直結されたモータ・ジェネレータＭＧの回転軸１４との間にクラッチ１５が配置される。クラッチ１５が係合すると、モータ・ジェネレータＭＧの回転軸１４がアウターシャフト１３に結合される。

メインシャフト１１にはメイン１速ギヤ１６が相対回転自在に支持されるとともに、アウターシャフト１３にはメイン２速ギヤ１７およびメイン３速ギヤ１８が相対回転自在に支持される。カウンタシャフト１２には、メイン１速ギヤ１６に噛合するカウンタ１速ギヤ１９と、メイン２速ギヤ１７に噛合するカウンタ２速ギヤ２０と、メイン３速ギヤ１８に噛合するカウンタ３速ギヤ２１とが固設される。

アウターシャフト１３には１速−２速シンクロ装置２２および３速シンクロ装置２３が設けられており、１速−２速シフトフォーク２４で１速−２速シンクロ装置２２を左動するとメイン１速ギヤ１６がアウターシャフト１３に結合され、１速−２速シフトフォーク２４で１速−２速シンクロ装置２２を右動するとメイン２速ギヤ１７がアウターシャフト１３に結合され、３速シフトフォーク２５で３速シンクロ装置２３を右動するとメイン３速ギヤ１８がアウターシャフト１３に結合される。

メインシャフト１１の軸端とメイン１速ギヤ１６との間にはワンウェイクラッチ２６が配置されており、このワンウェイクラッチ２６は、メイン１速ギヤ１６の回転数がメインシャフト１１の回転数を上回ると係合解除し、メイン１速ギヤ１６の回転数がメインシャフト１１の回転数を下回ると係合する。

カウンタシャフト１２に設けたファイナルドライブギヤ２７がディファレンシャルギヤ２９のケースに設けたファイナルドリブンギヤ２８に噛合し、ディファレンシャルギヤ２９から左右に延びるドライブシャフト３０，３０が駆動輪Ｗ，Ｗに接続される。

従って、１速−２速シンクロ装置２２でメイン１速ギヤ１６をアウターシャフト１３に結合すると１速変速段が確立し、１速−２速シンクロ装置２２でメイン２速ギヤ１７をアウターシャフト１３に結合すると２速変速段が確立し、３速シンクロ装置２３でメイン３速ギヤ１８をアウターシャフト１３に結合すると３速変速段が確立する。１速変速段から２速変速段にシフトアップする過程で１速−２速シンクロ装置２２がニュートラル状態になったとき、駆動力の伝達が一時的に遮断されて所謂トルク抜けが発生するが、このときワンウェイクラッチ２６が係合してメイン１速ギヤ１６がメインシャフト１１に結合されるため、トルク抜けが回避されて加速性能が向上する。

次に、図２および図８に基づいてクラッチ１５の構造を説明する。

クラッチ１５は、メインシャフト１１に固設されたクラッチアウター３１と、アウターシャフト１３に固設されたクラッチインナー３２と、クラッチアウター３１およびクラッチインナー３２間に相互に当接可能に配置された複数の摩擦係合要素３３…と、クラッチアウター３１およびクラッチインナー３２間に軸方向摺動自在に配置されたプレッシャプレート３４と、クラッチアウター３１に設けたスプリングシート３５およびプレッシャプレート３４間に縮設されたクラッチスプリング３６とを備える。クラッチスプリング３６はプレッシャプレート３４を介して摩擦係合要素３３…を相互に当接する方向に付勢し、摩擦係合要素３３…を介してクラッチアウター３１およびクラッチインナー３２を一体化することで、クラッチ１５が係合してアウターシャフト１３およびモータ・ジェネレータＭＧの回転軸１４が結合される。

上述したように、クラッチ１５の摩擦係合要素３３…はクラッチスプリング３６の弾発力で常時係合する方向に付勢されているが、そのクラッチ１５はオルタネートカム機構３７によって係合状態および係合解除状態にシーケンシャルに切り換えられる。オルタネートカム機構３７によりクラッチ１５を係合および係合解除する構造は後から詳述する。

次に、図２〜図７に基づいて変速アクチュエータＡの構造を説明する。

図２〜図５から明らかなように、変速アクチュエータＡは、アクチュエータモータ４１の駆動力をクラッチ１５および変速ドラム４２に選択的に伝達する駆動切換機構４３を備える。駆動切換機構４３はウオームホイール４４と、アクチュエータモータ４１の回転軸に固設されてウオームホイール４４に噛合するウオーム４５と、ウオームホイール４４の一側面に同軸に配置された変速ドラム用駆動ギヤ４６と、ウオームホイール４４の他側面に同軸に配置されたクラッチ用駆動ギヤ４７とを備える。変速ドラム用駆動ギヤ４６およびクラッチ用駆動ギヤ４７は筒状の第１、第２軸部４６ａ，４７ａを一体に備えており、これらの第１、第２軸部４６ａ，４７ａの外周面にウオームホイール４４が相対回転自在に支持される。

変速ドラム用駆動ギヤ４６は第１軸部４６ａを径方向内外に貫通する複数（実施の形態では８個）の第１ボール収納溝４６ｂ…を備えるとともに、第１軸部４６ａの外周面に対向するウオームホイール４４の内周面には、変速ドラム用駆動ギヤ４６の第１軸部４６ａの第１ボール収納溝４６ｂ…に対向する複数の第１ボール係合孔４４ａ…が形成される。第１ボール係合孔４４ａ…の数は第１ボール収納溝４６ｂ…の数の２倍であるため、全ての第１ボール収納溝４６ｂ…は何れかの第１ボール係合孔４４ａ…に対向可能である。

同様に、クラッチ用駆動ギヤ４７は第２軸部４７ａを径方向内外に貫通する複数（実施の形態では８個）の第２ボール収納溝４７ｂ…を備えるとともに、第２軸部４７ａの外周面に対向するウオームホイール４４の内周面には、クラッチ用駆動ギヤ４７の第２軸部４７ａの第２ボール収納溝４７ｂ…に対向する複数の第２ボール係合孔４４ｂ…が形成される。第２ボール係合孔４４ｂ…の数は第２ボール収納溝４７ｂ…の数の２倍であるため、全ての第２ボール収納溝４７ｂ…は何れかの第２ボール係合孔４４ｂ…に対向可能である。

変速ドラム用駆動ギヤ４６およびクラッチ用駆動ギヤ４７の内部には切換軸４８が摺動自在に配置されており、切換軸４８の両端にソレノイド４９およびストロークセンサ５０が接続される。切換軸４８は、長手方向中央の大径部４８ａと、その両側の第１、第２小径部４８ｂ，４８ｃとを備えており、第１ボール収納溝４６ｂ…、第１ボール係合孔４４ａ…および切換軸４８間には８個の第１ボール５１…が嵌合し、第２ボール収納溝４７ｂ…、第２ボール係合孔４４ｂ…および切換軸４８間には８個の第２ボール５２…が嵌合する。切換軸４８は磁石で構成され、第１、第２ボール５１…，５２…は磁石に吸着される鉄等の磁性体で構成される。

大径部４８ａの直径Ｄ１と第１、第２ボール５１…，５２…の直径ｄの２倍とを加算した値は、ウオームホイール４４の内周面の直径Ｄ３よりも大きくなるように設定され、かつ第１、第２小径部４８ｂ，４８ｃの直径Ｄ２と第１、第２ボール５１…，５２…の直径ｄの２倍とを加算した値は、ウオームホイール４４の内周面の直径Ｄ３よりも小さくなるように設定される（図４および図５参照）。また切換軸４８の大径部４８ａの軸方向長さは第１、第２ボール５１…，５２…間の軸方向距離よりも小さく設定される。

駆動切換機構４３の変速ドラム用駆動ギヤ４６には、変速ドラム４２に接続される変速ドラム操作ロッド５３に形成したラック５３ａが噛合し、駆動切換機構４３のクラッチ用駆動ギヤ４７には、クラッチ１５に接続されるクラッチ操作ロッド５４に形成したラック５４ａが噛合する。

図６および図７から明らかなように、円筒状の変速ドラム４２は軸方向両端から突出する軸部４２ａ，４２ａをボールベアリング５５，５５で回転自在に支持されており、その外周面には前記１速−２速シフトフォーク２４（図１参照）が係合する１速−２速シフトフォーク溝４２ｂと、前記３速シフトフォーク２５（図１参照）が係合する３速シフトフォーク溝４２ｃとが形成される。また変速ドラム４２の外周面には１２０°間隔で１速用ディテント孔４２ｄ、２速用ディテント孔４２ｅおよび３速用ディテント孔４２ｆが形成されており、これらのディテント孔４２ｄ，４２ｅ，４２ｆにディテントスプリング５６で付勢されたディテントボール５７が係合する。ディテントスプリング５６、ディテントボール５７およびディテント孔４２ｄ，４２ｅ，４２ｆはディテント機構３８を構成する。ディテントボール５７がディテント孔４２ｄ，４２ｅ，４２ｆに係合することで、変速ドラム４２は１速位置、２速位置および３速位置の何れかで節度をもって停止する。

変速ドラム４２の内周面には、円周方向に３６０°に亙って延びる鋸歯状のシフトアップ用カム４２ｇおよびシフトダウン用カム４２ｈが径方向内向きに突設される。軸方向に対向するシフトアップ用カム４２ｇおよびシフトダウン用カム４２ｈの間には、変速ドラム４２の内部に延びる変速ドラム操作ロッド５３の先端から１２０°間隔で放射状に延びる３個のカム駆動子５８…が当接可能に配置される。

鋸歯状のシフトアップ用カム４２ｇは３個のシフトアップ用傾斜面ａ，ｂ，ｃを備えるとともに、鋸歯状のシフトダウン用カム４２ｈは３個のシフトダウン用傾斜面ｄ，ｅ，ｆを備える。シフトアップ用カム４２ｇおよびシフトダウン用カム４２ｈの位相は相互にずれており、シフトアップ用傾斜面ａ，ｂ，ｃおよびシフトダウン用傾斜面ｄ，ｅ，ｆは所定位相αだけオーバラップする。

ディテントボール５７が３個のディテント孔４２ｄ，４２ｅ，４２ｆの何れかに係合するとき、つまり１速変速段、２速変速段あるいは３速変速段が確立しているとき、カム駆動子５８…は前記オーバラップ部分に位置しており、このとき平行四辺形に形成されたカム駆動子５８…はシフトアップ用傾斜面ａ，ｂ，ｃおよびシフトダウン用傾斜面ｄ，ｅ，ｆの両方に当接可能に対向する。

図８から明らかなように、円板状の固定クラッチピストン５９ａおよび円板状の可動クラッチピストン５９ｂを複数のボール５９ｃ…を介して相対回転自在に結合したクラッチピストン５９が、メインシャフト１１の外周に軸方向移動可能に嵌合する。固定クラッチピストン５９ａから軸方向に延びる複数本（実施の形態では３本）の押圧ロッド６０…がクラッチアウター３１を軸方向摺動自在に貫通し、その先端がワッシャ６１を介してプレッシャプレート３４に当接する。中間部が支軸６２で枢支されたレリーズレバー６３の一端部は固定クラッチピストン５９ａに当接し、レリーズレバー６３の他端部にはクラッチ操作ロッド５４の先端が当接する。

固定クラッチピストン５９ａを係合位置および係合解除位置に選択的に保持すべく、オルタネートカム機構３７が設けられる。オルタネートカム機構３７はミッションケース（不図示）のような任意の固定部に固定したカム軸６５に回転自在に支持されたインナーカム６６と、クラッチピストン５９の固定クラッチピストン５９ａに固定された角筒状のアウターカム６７とを備え、アウターカム６７の内部にインナーカム６６が配置される。

概略四角形のインナーカム６６の相互に対向する２辺の中央には各々第１係合溝６６ａおよび第２係合溝６６ｂが形成される。一方、アウターカム６７の内周には、直線状の第１カム面６７ａと、第１カム面６７ａに連設された係合突起６７ｂと、直線状の第２カム面６７ｃとが形成される。インナーカム６６はカム軸６５にワンウェイクラッチ（不図示）を介して支持されており、インナーカム６６は図中時計方向にのみ回転可能である。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。

先ず、変速アクチュエータＡの駆動切換機構４３の作用を説明する。トランスミッションＴをシフトアップおよびシフトダウンするには、クラッチ１５および変速ドラム４２の両方をアクチュエータモータ４１で作動させる必要があるため、アクチュエータモータ４１の駆動力を駆動切換機構４３でクラッチ１５および変速ドラム４２に選択的に伝達する。

アクチュエータモータ４１の回転がウオーム４５を介してウオームホイール４４に伝達されたとき、ソレノイド４９で左動した切換軸４８の大径部４８ａが変速ドラム用駆動ギヤ４６の第１ボール収納溝４６ｂ…の内側に進入すると、第１ボール５１…が径方向外側に押し出されてウオームホイール４４の第１ボール係合孔４４ａ…に嵌合する（図３（Ａ）および図４参照）。一方、切換軸４８の第２小径部４８ｃがクラッチ用駆動ギヤ４７の第２ボール収納溝４７ｂ…の内側に進入し、第２ボール５２…を切換軸４８の磁力で吸着してクラッチ用駆動ギヤ４７の第２ボール収納溝４７ｂ…の内部に保持する（図３（Ａ）および図５参照）。

その結果、ウオームホイール４４が第１ボール５１…を介して変速ドラム用駆動ギヤ４６に結合され、変速ドラム用駆動ギヤ４６がウオームホイール４４と一体に回転する。変速ドラム用駆動ギヤ４６が回転すると、それにラック５３ａを噛合させた変速ドラム操作ロッド５３が変速ドラム用駆動ギヤ４６の回転方向に応じて往復動する。このとき、クラッチ用駆動ギヤ４７はウオームホイール４４から切り離されるため、クラッチ操作ロッド５４は停止する。

逆に、ソレノイド４９で右動した切換軸４８の大径部４８ａがクラッチ用駆動ギヤ４７の第２ボール収納溝４７ｂ…の内側に進入すると、第２ボール５２…が径方向外側に押し出されてウオームホイール４４の第２ボール係合孔４４ｂ…に嵌合する（図３（Ｂ）参照）。一方、切換軸４８の第１小径部４８ｂが変速ドラム用駆動ギヤ４６の第１ボール収納溝４６ｂ…の内側に進入し、第１ボール５１…を切換軸４８の磁力で吸着して変速ドラム用駆動ギヤ４６の第１ボール収納溝４６ｂ…の内部に保持する。

その結果、ウオームホイール４４が第２ボール５２…を介してクラッチ用駆動ギヤ４７に結合され、クラッチ用駆動ギヤ４７がウオームホイール４４と一体に回転する。クラッチ用駆動ギヤ４７が回転すると、それにラック５４ａを噛合させたクラッチ操作ロッド５４がクラッチ用駆動ギヤ４７の回転方向に応じて往復動する。このとき、変速ドラム用駆動ギヤ４６はウオームホイール４４から切り離されるため、変速ドラム操作ロッド５３はは停止する。

第１ボール係合孔４４ａ…の数は第１ボール５１…の数よりも多く、第２ボール係合孔４４ｂ…の数は第２ボール５２…の数よりも多いので、第１、第２ボール５１…，５２…を第１、第２ボール係合孔４４ａ…，４４ｂにスムーズに係合させることが可能になり、駆動切換機構４３の作動応答性が向上するとともに切り換え時のショックが低減する。

また切換軸４８の大径部４８ａの軸方向長さは第１、第２ボール５１…，５２…間の軸方向距離よりも小さいので、ウオームホイール４４に変速ドラム用駆動ギヤ４６およびクラッチ用駆動ギヤ４７の両方が同時に結合されるのを防止することができる。

次に、クラッチ１５およびオルタネートカム機構３７の作用を説明する。クラッチ操作ロッド５４が図８において左方に後退しているとき、クラッチスプリング３６の弾発力で押圧されたプレッシャプレート３４が複数の摩擦係合要素３３…を相互に当接させることで、クラッチ１５は係合する。クラッチ１５はクラッチスプリング３６の弾発力で係合するため、クラッチ１５の係合中にアクチュエータモータ４１に通電する必要がなくなり、アクチュエータモータ４１の消費電力が削減される。

クラッチ操作ロッド５４を図８において右方に前進させると、レリーズレバー６３が支軸６２まわりに揺動し、クラッチピストン５９の固定クラッチピストン５９ａを可動クラッチピストン５９ｂ側に押圧する。その結果、可動クラッチピストン５９ｂと一体設けられてクラッチアウター３１を貫通する押圧ロッド６０…が、クラッチスプリング３６の弾発力に抗してプレッシャプレート３４を押し戻すことで、摩擦係合要素３３…が相互に離反してクラッチ１５が係合解除する。固定クラッチピストン５９ａは回転しないのに対し、可動クラッチピストン５９ｂはクラッチアウター３１と一体に回転するが、固定クラッチピストン５９ａおよび可動クラッチピストン５９ｂはボール５９ｃ…を介して相対回転自在であるために支障はない。

クラッチ１５が係合解除している間、仮にクラッチ操作ロッド５４がクラッチピストン５９を押圧し続ける必要があると、アクチュエータモータ４１の消費電力が増加する問題がある。しかしながら、本実施の形態によれば、オルタネートカム機構３７でクラッチピストン５９を係合解除位置に保持することで、クラッチ１５の係合解除中にアクチュエータモータ４１に通電する必要をなくして消費電力を節減することができる。

即ち、図９（Ａ）に示すように、クラッチ１５がクラッチスプリング３６の弾発で係合しているとき、固定クラッチプレート５９ａと一体に設けたアウターカム６７の第１カム面６７ａにインナーカム６６が面接触し、インナーカム６６は回転を停止している。この状態からクラッチ１５を係合解除すべく、図９（Ｂ）に示すように、クラッチピストン５９を図中左側に押圧すると、固定クラッチプレート５９ａと一体に左動するアウターカム６７の第２カム面６７ｃに当接したインナーカム６６がカム軸６５まわりに時計方向に回転し、図９（Ｃ）に示すように、アウターカム６７の係合突起６７ｂがインナーカム６６の第１係合溝６６ａに係合してロックされるため、クラッチピストン５９の押圧を解除してもクラッチ１５は係合解除状態に保持される。

係合解除状態にあるクラッチ１５を係合するには、アクチュエータモータ４１でクラッチ操作ロッド５４を前進させてクラッチピストン５９を押圧すれば良い。これにより、図９（Ｄ）に示すように、アウターカム６７の係合突起６７ｂとインナーカム６６の第１係合溝６６ａとの係合が外れ、図９（Ｅ）に示すように、クラッチピストン５９を更に押圧すると、アウターカム６７の第２カム面６７ｃがインナーカム６６に面接触し、インナーカム６６は時計方向に回転する。

この状態からクラッチピストン５９の押圧を解除してゆくと、図９（Ｆ）に示すように、アウターカム６７の係合突起６７ｂに押圧されたインナーカム６６が時計方向に回転し、図９（Ａ）の状態に復帰し、クラッチ１５は係合解除状態から半クラッチ状態を経て係合状態に移行する。このように、クラッチピストン５９を押圧する毎にクラッチ１５の係合状態と係合解除状態とを交互に切り換えることができ、各々の係合解除状態においてインナーカム６６の第１、第２係合溝６６ａ，６６ｂはアウターカム６７の係合突起６７ｂに交互に係合する。

以上のように、クラッチ操作ロッド５４を前進させる度にインナーカム６６が所定角度ずつ間欠回転することで、アウターカム６７（つまりクラッチピストン５９）を係合位置（図９（Ａ）参照）および係合解除位置（図９（Ｃ）参照）に交互にロックし、クラッチ１５を係合状態および係合解除状態に保持することができる。アクチュエータモータ４１はクラッチ１５を係合状態および係合解除状態の間で切り換えるときだけ通電して作動させれば良く、クラッチ１５を係合状態および係合解除状態に保持する間は通電が不要であるため、アクチュエータモータ４１の消費電力を最小限に抑えることができる。そしてクラッチ１５が係合解除している間に、駆動切換機構４３で変速ドラム操作ロッド５３を駆動することで、変速ドラム４２を回転させてシフト操作を行うことができる。

次に、変速ドラム４２の作用を説明する。１速変速段、２速変速段あるいは３速変速段が確立しているとき、ディテント機構３８のディテントボール５７はディテントスプリング５６の弾発力で変速ドラム４２のディテント孔４２ｄ，４２ｅ，４２ｆの何れかに嵌合することで、変速ドラム４２を１速変速段、２速変速段あるいは３速変速段に対応する位置に安定的に停止させる。また３個のカム駆動子５８…は、変速ドラム４２の内周面に形成されたシフトアップ用カム４２ｇおよびシフトダウン用カム４２ｈ間に挟まれる待機位置にある。このとき、３個のカム駆動子５８…はシフトアップ用傾斜面ａ，ｂ，ｃおよびシフトダウン用傾斜面ｄ，ｅ，ｆの両方に対向する。

図１０（Ａ）に示すように、例えば１速変速段が確立した状態から変速ドラム操作ロッド５３を前進駆動すると、変速ドラム操作ロッド５３に設けたカム駆動子５８…が待機位置から図中上方に移動してシフトアップ用傾斜面ａ，ｂ，ｃを押圧する。その結果、変速ドラム４２はディテントボール５７を１速用ディテント孔４２ｄから押し出しながら２速変速段位置に向かって図中左側に回転し（図１０（Ｂ）参照）、やがてカム駆動子５８…はシフトアップ用傾斜面ａ，ｂ，ｃの末端に達する（図１０（Ｃ）参照）。このとき、変速ドラム４２は２速変速段位置の手前までしか回転していないが、ディテント機構３８のディテントボール５７は既に２速用ディテント孔４２ｅに係合を開始する位置に達している。

続いて、変速ドラム操作ロッド５３を後退駆動すると、カム駆動子５８…は図中下側に移動して待機位置に向かって復帰するが（図１０（Ｄ）参照）、これと同時にディテントスプリング５６で付勢されたディテントボール５７が２速用ディテント孔４２ｅの端部を押圧するため、変速ドラム４２は図中左側に付勢されて自動的に回転し、最終的にディテントボール５７が２速用ディテント孔４２ｅに完全に嵌合したとき、変速ドラム４２は２速変速段位置に達して２速変速段へのシフトアップが完了する（図１０（Ｅ）参照）。

変速ドラム４２が２速変速段位置にあるとき、３個のカム駆動子５８…はシフトアップ用傾斜面ａ，ｂ，ｃおよびシフトダウン用傾斜面ｄ，ｅ，ｆの両方に対向するため（図１０（Ｆ）参照）、その状態からカム駆動子５８…を図中上方に駆動すれば、上述した作用と同様にして２速変速段から３速変速段へのシフトアップが行われ、逆にカム駆動子５８…を図中下方に駆動すれば、上述した作用と同様にして２速変速段から１速変速段へのシフトダウンが行われる。

以上のように、本実施の形態によれば、変速ドラム操作ロッド５３を一方向に１回往復駆動する度に１段のシフトアップが行われ、変速ドラム操作ロッド５３を他方向に１回往復駆動する度に１段のシフトダウンが行われる。またシフトアップ用カム４２ｇあるいはシフトダウン用カム４２ｈだけでは、変速ドラム４２を１速変速段位置、２速変速段位置あるいは３速変速段位置まで回転させてシフトアップあるいはシフトダウンを完了させることができないが、ディテント機構３８のディテントスプリング５６の弾発力で変速ドラム４２の回転を付勢することで、変速ドラム４２を１速変速段位置、２速変速段位置あるいは３速変速段位置まで回転させてシフトアップあるいはシフトダウンを完了させることができる。

また３個のカム駆動子５８…が変速ドラム操作ロッド５３から放射方向に延びており、複数のカム駆動子５８…は複数のシフトアップ用傾斜面ａ，ｂ，ｃおよび複数のシフトダウン用傾斜面ｄ，ｅ，ｆを押圧可能であるので、変速ドラム操作ロッド５３に偏荷重が加わるのを防止してスムーズな変速操作を可能にすることができる。

次に、図１１のタイムチャートに基づいて変速アクチュエータＡによる変速の手順を説明する。

駆動切換機構４３の切換軸４８は、変速ドラム４２を回転させるときだけ、つまり変速ドラム操作ロッド５３を駆動するときだけ変速ドラム操作ロッド駆動状態に切り換えられ、それ以外のときには、クラッチ操作ロッド駆動状態に切り換えられる。クラッチ操作ロッド５４が一往復するとクラッチ１５は係合状態と係合解除状態との間で交互に切り換えられるため、変速の直前にクラッチ操作ロッド５４を駆動してクラッチ１５を係合解除し、続いて変速ドラム操作ロッド５３を駆動して変速を行い、最後にクラッチ操作ロッド５４を駆動してクラッチ１５を係合して１回の変速が完了する。

更に詳しく説明すると、１速変速段の確立中の時刻ｔ１にクラッチ操作ロッド５４を操作してクラッチ１５を係合解除し、時刻ｔ２に駆動切換機構４３をクラッチ操作ロッド駆動状態から変速ドラム操作ロッド駆動状態に切り換えるとともに、変速ドラム操作ロッド５３を操作して１速変速段から２速変速段にシフトアップし、時刻ｔ３に駆動切換機構４３を変速ドラム操作ロッド駆動状態からクラッチ操作ロッド駆動状態に切り換えるとともに、クラッチ操作ロッド５４を操作することで、時刻ｔ４に１速変速段から２速変速段へのシフトアップが完了する。

変速ドラム操作ロッド５３を駆動してシフトアップを行っている間、つまりクラッチ１５が係合解除している間、オルタネートカム機構３７のインナーカム６６およびアウターカム６７の作用で、クラッチ操作ロッド５４を駆動することなくレリーズレバー６３は係合解除位置に保持される。

２速変速段から３速変速段へのシフトアップは、上述した１速変速段から２速変速段へのシフトアップと同様の手順で行うことができる。また３速変速段から２速変速段へのシフトダウンと、２速変速段から１速変速段へのシフトダウンとは、変速ドラム操作ロッド５３の駆動方向が上述したシフトアップの場合と逆になるだけで、同様の手順で行うことができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、本発明の駆動部材は実施の形態のウオームホイール４４に限定されるものではない。

また本発明の第１従動部材は実施の形態の変速ドラム用駆動ギヤ４６に限定されるものではなく、本発明の第２従動部材は本発明のクラッチ用駆動ギヤ４７に限定されるものではない。

４１ アクチュエータモータ
４３ 駆動切換機構
４４ ウオームホイール（駆動部材）
４４ａ 第１ボール係合孔
４４ｂ 第２ボール係合孔
４６ 変速ドラム用駆動ギヤ（第１従動部材）
４６ｂ 第１ボール収納溝
４７ クラッチ用駆動ギヤ（第２従動部材）
４７ｂ 第２ボール収納溝
４８ 切換軸
４８ａ 大径部
４８ｂ 第１小径部
４８ｃ 第２小径部
４９ ソレノイド
５１ 第１ボール
５２ 第２ボール

Claims (4)

1. アクチュエータモータ（４１）と、前記アクチュエータモータ（４１）により往復回転駆動される中空の駆動部材（４４）と、前記駆動部材（４４）の内部に軸方向両側から同軸に嵌合する中空の第１、第２従動部材（４６，４７）と、前記第１、第２従動部材（４６，４７）の何れか一方を前記駆動部材（４４）に選択的に結合可能な駆動切換機構（４３）とを備え、
   前記駆動切換機構（４３）は、
   前記第１、第２従動部材（４６，４７）の内部に軸方向摺動自在に嵌合する切換軸（４８）と、前記切換軸（４８）を第１位置および第２位置に移動させるソレノイド（４９）と、前記切換軸（４８）に形成された大径部（４８ａ）およびその両側に位置する第１、第２小径部（４８ｂ，４８ｃ）と、前記第１従動部材（４６）の円周方向の複数位置を径方向に貫通する複数の第１ボール収納溝（４６ｂ）と、前記第２従動部材（４７）の円周方向の複数位置を径方向に貫通する複数の第２ボール収納溝（４７ｂ）と、前記駆動部材（４４）の内周面に形成されて前記第１ボール収納溝（４６ｂ）に対向する複数の第１ボール係合孔（４４ａ）と、前記駆動部材（４４）の内周面に形成されて前記第２ボール収納溝（４７ｂ）に対向する複数の第２ボール係合孔（４４ｂ）と、前記第１ボール収納溝（４６ｂ）および前記第１ボール係合孔（４４ａ）に係合可能な複数の第１ボール（５１）と、前記第２ボール収納溝（４７ｂ）および前記第２ボール係合孔（４４ｂ）に係合可能な複数の第２ボール（５２）とを備え、
   前記大径部（４８ａ）の直径と前記第１、第２ボール（５１，５２）の直径の２倍とを加算した値は前記駆動部材（４４）の内周面の直径よりも大きく、かつ前記第１、第２小径部（４８ｂ，４８ｃ）の直径と前記第１、第２ボール（５１，５２）の直径の２倍とを加算した値は前記駆動部材（４４）の内周面の直径よりも小さく、
   前記切換軸（４８）が前記第１位置にあるときに、前記第１ボール（５１）は前記大径部（４８ａ）に当接して前記第１ボール係合孔（４４ａ）に係合するとともに、前記第２ボール（５２）は前記小径部（４８ｃ）に当接して前記第２ボール係合孔（４４ｂ）から離脱し、前記切換軸（４８）が前記第２位置にあるときに、前記第２ボール（５２）は前記大径部（４８ａ）に当接して前記第２ボール係合孔（４４ｂ）に係合するとともに、前記第１ボール（５１）は前記小径部（４８ｂ）に当接して前記第１ボール係合孔（４４ａ）から離脱することを特徴とする動力伝達装置。
2. 前記切換軸（４８）は磁石で構成され、前記第１、第２ボール（５１，５２）は磁性体で構成されることを特徴とする、請求項１に記載の動力伝達装置。
3. 前記第１ボール係合孔（４４ａ）の数は前記第１ボール（５１）の数よりも多く、前記第２ボール係合孔（４４ｂ）の数は前記第２ボール（５２）の数よりも多いことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の動力伝達装置。
4. 前記大径部（４８ａ）の軸方向長さは前記第１、第２ボール（５１，５２）間の軸方向距離よりも小さいことを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の動力伝達装置。

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