| 【発明の名称】 |
変速比切換装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】森久 博
【氏名】近藤 泰人
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| 【要約】 |
【課題】装置全体として小型化することができるとともに、装置全体としての製造コストを低減することができる変速比切換装置を提供すること。
【解決手段】変速比切換装置１は、駆動モータ３の回転を減速して出力軸４に伝達する各部材、即ち、太陽ギヤ８，１２、固定板１３およびウォームホイール１４、キャリア板１５，１８、遊星ギヤ軸２０及び遊星ギヤ２１，２２が出力軸４の近傍周囲に全て設けられる。このため、従来の変速比切換装置にように、複数の平歯車を並列状に多段歯合させて駆動モータの回動を減速する必要がなく、その分、装置全体としてのサイズを小型化することができる。また、ソレノイドバルブ６の摺動ピン６ａを突出又は後退させるだけで、出力軸４と駆動モータ３とが接続または切断される。このため、高価な電磁クラッチを用いて出力軸４と駆動モータ３とを接続または切断する必要がなく、その分、装置全体としての製造コストを低減することができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 変速機の変速比を切り換えるために揺動されるマニュアルプレートに連結される出力軸と、その出力軸を回動させる回動トルクを供給する駆動モータとを備えた変速比切換装置において、前記出力軸に回動可能に嵌着され前記駆動モータの回動トルクが伝達されることにより回動されるリングギヤと、そのリングギヤにおける外周縁より内側位置に回動可能に支持される第１遊星ギヤと、その第１遊星ギヤの回動中心に連結されその第１遊星ギヤと同一の回動中心を有する第２遊星ギヤと、前記第１遊星ギヤに歯合され前記出力軸に設けられる第１太陽ギヤと、前記第２遊星ギヤに歯合され前記出力軸に回動可能に嵌着される第２太陽ギヤとを有する差動減速ギヤと、その差動減速ギヤの前記第２太陽ギヤに連結されると共に複数の係合部が外周に設けられる回動部材と、その回動部材へ向けて突出可能に形成され、その突出により前記複数の係合部のいずれかに係合されて前記回動部材を拘止する係合部材とを備えていることを特徴とする変速比切換装置。
【請求項２】 外周にねじ状の歯部が螺刻され前記駆動モータに連結されるウォームを備えており、前記リングギヤは、そのウォームの歯部に歯合可能なギヤ歯が外周に螺刻され且つ前記ウォームの軸方向と交叉する回動中心を有するウォームホイールを備えていることを特徴とする請求項１記載の変速比切換装置。
【請求項３】 前記出力軸の回動角度が所定量以上となった場合に前記係合部材を反突出方向へ後退させて、その係合部材と前記回動部材における前記複数の係合部との係合状態を解除すると共に、前記駆動モータによる回動トルクの供給を停止する制御装置を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の変速比切換装置。
【請求項４】 前記駆動モータが停止状態の場合に、前記係合部材と前記回動部材における前記複数の係合部との係合状態を解除し続ける制御装置を備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の変速比切換装置。
【請求項５】 前記出力軸はマニュアルプレートの揺動を拘止するデテント部材により回動が停止されるように構成されており、前記差動減速ギヤは、前記出力軸の回動トルクを、前記係合部材と前記複数の係合部との係合状態が解除された場合にデテント部材の拘止力より小さくするように構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の変速比切換装置。
【請求項６】 前記出力軸はマニュアルプレートの揺動を拘止するデテント部材により回動が停止されるように構成されており、前記差動減速ギヤは、前記出力軸の回動トルクを、前記係合部材と前記複数の係合部とが係合された場合にデテント部材の拘止力より大きくするように構成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の変速比切換装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明は、マニュアルプレートを揺動させて変速機の変速比を切り換える変速比切換装置に関し、特に、装置全体として小型化することができるとともに、装置全体としての製造コストを低減することができる変速比切換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】 自動車等の車両の変速を行う変速機には、トルクコンバータなどの流体クラッチを用いたオートマティックトランスミッション（以下、自動変速機と称す）を用いたものが提案されている。自動変速機は、運転ハンドル等に設けられるシフト切換スイッチの操作により選択された変速比レンジに基づいて駆動される変速比切換装置と、その変速比切換装置により揺動されるマニュアルプレート（デテントレバー）と、そのマニュアルプレートの位置を検出して、その検出結果に応じて油圧制御回路を作動させてトルクコンバータから出力されるトルクの大きさを切り換える変速機構とを備えている。
【０００３】また、変速比切換装置は、主に、マニュアルプレートを揺動させる回動トルクを供給する駆動モータと、その駆動モータの回転を減速してマニュアルプレートに伝達する減速装置とを備えており、この減速装置により駆動モータの回転トルクを増幅してマニュアルプレートに伝達し、かかるマニュアルプレートを揺動させるのである。
【０００４】ところで、近年における車両の軽量化に伴って、自動変速機の小型化とともに変速比切換装置の小型化が図られている。しかし、変速切換装置の小型化するっために駆動モータを小型化してしまうと、その駆動モータの供給トルクが低下して、減速装置による減速比をさせる必要がある。例えば、或る変速比切換装置に使用される減速装置では、その減速比が１／２４０とされており、このように大きな減速比を得る場合には、複数の平歯車を並列状に多段（例えば、３段以上）歯合させて駆動モータの回動を減速する必要があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、上記した複数の平歯車を多段に歯合させた減速装置では、複数の平歯車を並列状に複数のシャフトで支持する必要があるため、その分、減速装置が全体として大型化してしまうという問題点があった。一方、自動変速機には、シフト切換スイッチの操作により変速比切換装置を作動させて変速比を切り換えることができる一方、シフト切換レバーの操作により手動でも変速比を切り換えることができるものがある。
【０００６】このような自動変速機は、変速比切換装置に連結されたマニュアルプレートにシフト切換レバーがセレクトケーブルを介して連結されており、シフト切換レバーが操作されると、セレクトケーブルを介してマニュアルプレートが引っ張り又は押動されて、マニュアルプレートが揺動されるのである。このため、マニュアルプレートを手動で揺動させる場合には、かかるマニュアルプレートの揺動に伴う力が、減速装置を介して駆動モータに伝達されることを防止する必要がある。
【０００７】このため、駆動モータが停止時には、その駆動モータと減速装置との接続状態を切断する必要がある。この駆動モータと減速装置との接続および切断は、電磁力により作動される電磁クラッチにより行うことができるが、かかる電磁クラッチは高価であるため、この点で変速比切換装置の製造コストが増大させてしまうという問題点があった。
【０００８】本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、装置全体として小型化することができるとともに、装置全体としての製造コストを低減することができる変速比切換装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】 この目的を達成するために請求項１記載の変速比切換装置は、変速機の変速比を切り換えるために揺動されるマニュアルプレートに連結される出力軸と、その出力軸を回動させる回動トルクを供給する駆動モータとを備え、前記出力軸に回動可能に嵌着され前記駆動モータの回動トルクが伝達されることにより回動されるリングギヤと、そのリングギヤにおける外周縁より内側位置に回動可能に支持される第１遊星ギヤと、その第１遊星ギヤの回動中心に連結されその第１遊星ギヤと同一の回動中心を有する第２遊星ギヤと、前記第１遊星ギヤに歯合され前記出力軸に設けられる第１太陽ギヤと、前記第２遊星ギヤに歯合され前記出力軸に回動可能に嵌着される第２太陽ギヤとを有する差動減速ギヤと、その差動減速ギヤの前記第２太陽ギヤに連結されると共に複数の係合部が外周に設けられる回動部材と、その回動部材へ向けて突出可能に形成され、その突出により前記複数の係合部のいずれかに係合されて前記回動部材を拘止する係合部材とを備えている。
【００１０】この請求項１記載の変速比切換装置によれば、出力軸を回動させてマニュアルプレートを揺動させる場合、係合部材は、回動部材へ向けて突出され、複数の係合部のいずれかに係合される。この係合部材の係合により回動部材が拘止され、第２太陽ギヤの回動が拘止される。この拘止後、駆動モータの駆動が開始されると、その回動トルクがリングギヤに伝達され、リングギヤが回動される。これにより、第１及び第２遊星ギヤが出力軸の周囲で公転され、この公転により第１及び第２遊星ギヤが第１及び第２太陽ギヤに歯合されつつ自転される。ここで、第２太陽ギヤの回動は係合部材により拘止されるため、第１太陽ギヤのみが第１遊星ギヤの自転により回動され、この回動により出力軸が回動される。このように、駆動モータの回動が差動減速ギヤにより減速されて出力軸に伝達されると、マニュアルプレートが揺動され、変速機の変速比が切り換えられる。
【００１１】一方、マニュアルプレートを手動で直接揺動させる場合には、まず、係合部材と回動部材の係合部との係合が解除される。この係合解除により、回動部材の拘止が解除され、第２太陽ギヤが回動可能となる。その後、マニュアルプレートが手動で揺動されると、出力軸が回動され、第１太陽ギヤが回動される。この回動により第１遊星ギヤが自転されると、第２遊星ギヤも自転されて第２太陽ギヤが回動される。この第２太陽ギヤの回動は、回動部材を空転させるが、リングギヤには伝達されない。このため、マニュアルプレートが手動で揺動され、これにより出力軸が回動されても、その回動が駆動モータに伝達されることがない。
【００１２】請求項２記載の変速比切換装置は、請求項１記載の変速比切換装置において、外周にねじ状の歯部が螺刻され前記駆動モータに連結されるウォームを備えており、前記リングギヤは、そのウォームの歯部に歯合可能なギヤ歯が外周に螺刻され且つ前記ウォームの軸方向と交叉する回動中心を有するウォームホイールを備えている。
【００１３】この請求項２記載の変速比切換装置によれば、請求項１記載の変速比切換装置と同様に作用する上、駆動モータの回動トルクは、ウォームに伝達され、かかるウォームが回動される。ウォームの歯部にはウォームホイールのギヤ歯に歯合されており、ウォームの回動によりウォームホイールが回動される。このウォームホイールの回動により、リングギヤが出力軸の周りで回動されるのである。
【００１４】請求項３記載の変速比切換装置は、請求項１又は２に記載の変速比切換装置において、前記出力軸の回動角度が所定量以上となった場合に前記係合部材を反突出方向へ後退させて、その係合部材と前記回動部材における前記複数の係合部との係合状態を解除すると共に、前記駆動モータによる回動トルクの供給を停止する制御装置を備えている。
【００１５】請求項４記載の変速比切換装置は、請求項１から３のいずれかに記載の変速比切換装置において、前記駆動モータが停止状態の場合に、前記係合部材と前記回動部材における前記複数の係合部との係合状態を解除し続ける制御装置を備えている。
【００１６】請求項５記載の変速比切換装置によれば、請求項１から４のいずれかに記載の変速比切換装置において、前記出力軸はマニュアルプレートの揺動を拘止するデテント部材により回動が停止されるように構成されており、前記差動減速ギヤは、前記出力軸の回動トルクを、前記係合部材と前記複数の係合部との係合状態が解除された場合にデテント部材の拘止力より小さくするように構成されている。
【００１７】請求項５記載の変速比切換装置によれば、請求項１から４のいずれかに記載の変速比切換装置と同様に作用する上、出力軸は、マニュアルプレートの揺動を拘止するデテント部材により停止される。出力軸の回動トルクは、係合部材と複数の係合部との係合状態が解除されると、差動減速ギヤによってデテント部材の拘止力より小さくされる。よって、出力軸が所定角度回動した場合には、係合部材と複数の係合部との係合状態を解除させて、回動部材を回動可能な状態にすることにより、デテント部材による拘止力によりマニュアルプレートが拘止されて、出力軸の回動が停止されるのである。
【００１８】請求項６記載の変速比切換装置によれば、請求項１から５のいずれかに記載の変速比切換装置において、前記出力軸はマニュアルプレートの揺動を拘止するデテント部材により回動が停止されるように構成されており、前記差動減速ギヤは、前記出力軸の回動トルクを、前記係合部材と前記複数の係合部とが係合された場合にデテント部材の拘止力より大きくするように構成されている。
【００１９】請求項６記載の変速比切換装置によれば、請求項１から５のいずれかに記載の変速比切換装置と同様に作用する上、出力軸は、マニュアルプレートの揺動を拘止するデテント部材により停止される。出力軸の回動トルクは、係合部材と複数の係合部とが係合されると、差動減速ギヤによってデテント部材の拘止力より大きくされる。よって、駆動モータの回動を開始して出力軸を回動させる場合には、係合部材と複数の係合部との係合させて、回動部材を回動を停止させることにより、デテント部材によるマニュアルプレートの拘止が解除されて、出力軸が回動されるのである。
【００２０】
【発明の実施の形態】 以下、本発明の好ましい実施例について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施例である変速比切換装置１の外観図である。変速比切換装置１は、駆動モータ３から供給される回転（回動）トルクを増幅し、この増幅された回転トルクにより出力軸４を回転させて自動変速機３０の変速比を切り換える装置である。この変速比切換装置１は、ケース体２を備えており、そのケース体２には、出力軸４を回転させる回転トルクを供給する駆動モータ３がねじ止め等により取着されている。なお、駆動モータ３の回転軸には後述するウォーム１７が設けられている。
【００２１】ケース体２には、駆動モータ３による回転トルクの供給を受けて回転される出力軸４が配設されている。出力軸４は、後述するマニュアルプレート２６（図２及び図３参照）を揺動させる回転トルクを伝達する軸部材であり、ケース体２の奥行き方向（図１の紙面に対する垂直方向）へ向けて貫通して配設されている。また、出力軸４にはバルブ位置センサ５が連結されている。
【００２２】バルブ位置センサ５は、出力軸４の回転角度を検出して、その検出した回転角度のデータを後述するレンジ切換制御回路Ｃ（図３参照）へ出力するものである。また、このバルブ位置センサ５の側方には、ソレノイドバルブ６がねじ止め等により取着されている。ソレノイドバルブ６は、レンジ切換制御回路Ｃの命令（命令信号）に従って、後述する固定板１３（図２参照）の回転を拘止して、その回転を停止させるものである。尚、レンジ切換制御回路Ｃの詳細については後述する。
【００２３】図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線における変速比切換装置１の断面図であり、出力軸４に連結されるマニュアル軸（シャフト）２５及びマニュアルプレート２６を２点鎖線で図示しており、太陽ギヤ８，１２、ウォームホイール１４、ウォーム１７、及び、遊星ギヤ２１，２２のピッチ円を１点鎖線で図示している。また、図２中の矢印Ｘは、ソレノイドバルブ６における摺動ピン６ａの突出方向を示している。
【００２４】図２に示すように、ケース体２は、その内部が中空状に形成された筺体であり、その外側面（図２左側）にバルブ位置センサ５及びソレノイドバルブ６が取着されている。ソレノイドバルブ６は、その中央に円柱状の摺動ピン６ａが設けられており、この摺動ピン６ａは、後述する固定板１３側（図２の矢印Ｘ方向）へ突出可能、且つ、その反対側（図２の反矢印Ｘ方向）へ後退可能に構成されている。この摺動ピン６ａを矢印Ｘ方向へ突出させることにより後述する固定板１３が拘止され、摺動ピン６ａを反矢印Ｘ方向へ後退させることにより固定板１３の拘止状態が解除されるのである。
【００２５】出力軸４は、略円柱状の軸部材であり、その軸方向（図２左右方向）の両端部分が軸受７，７を介してケース体２に回転可能に軸支されている。出力軸４の一端（図２左側）には上述したバルブ位置センサ５が連結されており、出力軸４の他端側（図２右側）には略円柱状のマニュアル軸２５を介して板状のマニュアルプレート２６が連結されている。尚、マニュアル軸２５及びマニュアルプレート２６の詳細については後述する。
【００２６】また、出力軸４の軸方向略中央には、複数のギヤ歯が外周に刻設された平歯車で構成される太陽ギヤ８が設けられている。太陽ギヤ８は、キー８ａ，８ａにより出力軸４の外周に固定されており、この太陽ギヤ８の回転に伴って出力軸４が一体的に回転されるのである。更に、出力軸４における太陽ギヤ８の固定位置よりバルブ位置センサ５側（図２左側）には円筒状のスリーブ９が嵌着されており、このスリーブ９は、リング状のスペーサ１０を介して太陽ギヤ８と間隔を隔てて設けられている。
【００２７】スリーブ９の内周には円筒状の滑り軸受用ブッシュ等で構成される軸受１１が内嵌されており、この軸受１１の内周には出力軸４が貫通されている。この軸受１１は、出力軸４の外周にスリーブ９を回転可能に保持するものであり、この軸受１１によって、出力軸４とスリーブ９とを別々に回転させることができる。
【００２８】スリーブ９における太陽ギヤ８側（図２右側）の端部には、その外周に太陽ギヤ１２が一体的に設けられ、この太陽ギヤ１２は複数のギヤ歯が外周に刻設された平歯車で構成されている。一方、スリーブ９における太陽ギヤ１２との反対側（図２左側）の端部の外周には略円盤状の固定板１３が一体的に設けられており、この固定板１３は、スリーブ９を介して太陽ギヤ１２と連結されている。
【００２９】固定板１３の外周には、略半円凹状の係合凹部１３ａが略等角間隔で複数凹設さており、この各係合凹部１３ａは、ソレノイドバルブ６から突出される摺動ピン６ａと係合可能に形成されている。よって、この係合凹部１３ａに摺動ピン６ａが係合されることにより、固定板１３の回転が拘止され、太陽ギヤ１２の回転が拘止されるのである。
【００３０】また、出力軸４の外周には、複数のギヤ歯１４ａが外周縁に刻設されたリング状のウォームホイール１４が周設されており、このウォームホイール１４の内周には略ドーナッツ盤状のキャリア板１５が内嵌され固定されている。このため、ウォームホイール１４の回転に伴って、そのウォームホイール１４及びキャリア板１５を同期回転させることができるのである。キャリア板１５は、軸受１６を介して出力軸４の外周に回転可能に嵌着されており、この軸受１６によって、キャリア板１５を内嵌したウォームホイール１４と出力軸４とを別々に回転させることができるのである。
【００３１】一方、ウォームホイール１４の外周縁（図２下側）には、駆動モータ３側（図２の紙面に対する奥側）からウォームホイール１４側（図２の紙面に対する手前側）へ向けて延出されるウォーム１７が配設されている。このウォーム１７は、駆動モータ３の回転軸に連結されており（図１参照）、駆動モータ３の回転トルクが直接伝達されて回転されるものである。ウォーム１７は、その外周に螺旋状の１条ねじで構成されるウォーム歯１７ａが刻設されている。
【００３２】しかも、ウォーム１７は、その軸方向（図２の紙面に対する垂直方向）がウォームホイール１４の回転中心（即ち、出力軸４の軸心）方向（図２の左右方向）と略直交するように交叉され、そのウォーム歯１７ａがウォームホイール１４のギヤ歯１４ａに歯合されている。このため、駆動モータ３によりウォーム１７を回転させることによって、ウォームホイール１４を出力軸４の周囲で回転させることができるのである。
【００３３】このようにウォーム１７及びウォームホイール１４により駆動モータ３の回転を伝達することによって、複数の平歯車を何段にも歯合させて駆動モータ３の回転を減速する場合より、駆動モータ３の回転トルクを大幅に増幅することができる。例えば、ギヤ歯１４ａの歯数を７８枚とし、ウォーム歯１７ａの条数を１条とすることにより、ウォーム１７からウォームホイール１４に伝達される回転の減速比を１／７８とすることができる。即ち、駆動モータ３の回転トルクを７８倍に増幅してウォームホイール１４に伝達することができるのである。
【００３４】また、スリーブ９の外周には、ドーナッツ盤状のキャリア板１８が外嵌されており、このキャリア板１８は、上述したキャリア板１５と所定の間隔を隔てつつ対向されている。キャリア板１８は、軸受１９を介してスリーブ９の外周に回転可能に嵌着されており、この軸受１９によって、キャリア板１８とスリーブ９とを別々に回転させることができるのである。
【００３５】キャリア板１８は、遊星ギヤ軸２０及び複数本（例えば３本）の略円柱状の支柱２４により、キャリア板１５と所定の間隔を隔てつつ連結されている。このため、ウォームホイール１４の回転に伴って、キャリア板１５が出力軸４の外周で回転されると、この回転に同期してキャリア板１８が回転される。このキャリア板１５，１８の同期回転によって、遊星ギヤ軸２０及び支柱２４は出力軸４の周囲を公転されるのである。
【００３６】遊星ギヤ軸２０は、一対の遊星ギヤ２１，２２を支持する軸部材であり、この遊星ギヤ２０の軸方向（図２左右方向）両端部は軸受２３，２３を介してキャリア板１５，１８にそれぞれ回転可能に軸支されている。遊星ギヤ軸２０には一対の遊星ギヤ２１，２２が一体的に形成されており、これらの遊星ギヤ２１，２２は、複数のギヤ歯が外周に刻設された平歯車で構成されている。
【００３７】遊星ギヤ２１のギヤ歯は太陽ギヤ８のギヤ歯に歯合されており、遊星ギヤ２２のギヤ歯は太陽ギヤ１２のギヤ歯に歯合されている。よって、ウォームホイール１４の回転により遊星ギヤ軸２０が出力軸４の周囲で公転されると、その公転に伴って遊星ギヤ２１，２２が太陽ギヤ８，１２に歯合しつつ自転され、この自転による遊星ギヤ２１，２２の回転トルクが太陽ギヤ８，１２に伝達されるのである。
【００３８】また、遊星ギヤ２１，２２の回転軸である遊星ギヤ軸２０の軸中心は、出力軸４の軸中心と略同方向（図２左右方向）へ向けられ、且つ、ウォームホイール１４の外周縁（又はピッチ円）より内側（出力軸４側）に位置されている。よって、ウォームホイール１４の回転トルクを出力軸４に伝達するために、複数の平歯車で構成される歯車列をウォームホイール１４の外周縁より外側に設ける必要がなく、その分、変速比切換装置１を小型化することができるのである。
【００３９】しかも、太陽ギヤ８のピッチ円半径と遊星ギヤ２１のピッチ円直径との和は、ウォームホイール１４のピッチ円半径（又は歯先円半径）より小さくされ、且つ、太陽ギヤ１２のピッチ円半径と遊星ギヤ２２のピッチ円直径との和は、ウォームホイール１４のピッチ円半径と略等しく（又は歯先円半径より小さく）されている。よって、太陽ギヤ８，１２及び遊星ギヤ２１，２２は、ウォームホイール１４の外周縁より内側に全て収容されるので、変速比切換装置１を全体として更に小型化することができるのである。
【００４０】上記のように構成された変速比切換装置１によれば、太陽ギヤ８の歯数ｚｓ１、太陽ギヤ１２の歯数ｚｓ２、遊星ギヤ２１の歯数ｚｐ１、遊星ギヤ２２の歯数ｚｐ２、太陽ギヤ８のピッチ円半径ｒｓ１、太陽ギヤ１２のピッチ円半径ｒｓ２、遊星ギヤ２１のピッチ円半径ｒｐ１、遊星ギヤ２２のピッチ円半径ｒｐ２、太陽ギヤ８のピッチ円直径ｄｓ１、太陽ギヤ１２のピッチ円直径ｄｓ２、遊星ギヤ２１のピッチ円直径ｄｐ１、遊星ギヤ２２のピッチ円直径ｄｐ２の場合、太陽ギヤ８，１２及び遊星ギヤ２１，２２による減速比ｉは１／（１−（ｚｐ１／ｚｓ１）×（ｚｓ２／ｚｐ２））＝１／（１−（ｒｐ１／ｒｓ１）×（ｒｓ２／ｒｐ２））＝１／（１−（ｄｐ１／ｄｓ１）×（ｄｓ２／ｄｐ２））で表される。
【００４１】例えば、太陽ギヤ８，１２及び遊星ギヤ２１，２２のモジュールｍが「１」で、太陽ギヤ８のピッチ円直径ｄｓ１が略２７ｍｍ、太陽ギヤ１２のピッチ円直径ｄｓ２が略２３ｍｍ、遊星ギヤ２１のピッチ円直径ｄｐ１が略１５ｍｍ、遊星ギヤ２２のピッチ円直径ｄｐ２が略１９ｍｍの場合、減速比ｉが略３．０５とされており、この結果、駆動モータ３の回転は、（１／７８）×（１／３．０５）＝１／２３８倍に減速されて出力軸４に伝達される。即ち、駆動モータ３の回転トルクは、２３８倍されて出力軸４に伝達されるのである。
【００４２】図３は、変速比切換装置１の使用例を示したシステム構成図である。図３に示すように、変速比切換装置１は、その駆動モータ３、バルブ位置センサ５及びソレノイドバルブ６がレンジ切換制御回路Ｃに電気的に接続される一方、このレンジ切換制御回路Ｃにはレンジ切換スイッチＳＷが電気的に接続されている。レンジ切換制御回路Ｃは、変速比切換装置１の動作を制御する回路であり、具体的には、乗員によりレンジ切換スイッチＳＷが操作された場合に、バルブ位置センサ５により検出された回転角度のデータに基づいて駆動モータ３を回転又は停止させると共に、ソレノイドバルブ６の摺動ピン６ａの突出又は後退させて回転板１３を回転又は停止する回路である。
【００４３】レンジ切換スイッチＳＷは、自動変速機３０の変速比の設定を行うために乗員により操作されるスイッチであり、車内における運転ハンドルなどの配設されている。このレンジ切換スイッチＳＷを操作することにより、自動変速機３０の変速比は、車両の前進時にＬ（ロー）レンジ、２ｎｄ（セカンド）レンジ又は３ｒｄ（サード）レンジの３種類、車両の後進時にＲ（リバース）レンジ、車軸３２への回転伝達の切断時にＮ（ニュートラル）レンジ、車両の駐停車時にＰ（パーキング）レンジの計６種類に設定変更されるのである。
【００４４】一方、変速比切換装置１の出力軸４には、マニュアル軸２５を介して略撥状のマニュアルプレート２６が連結されている。マニュアルプレート２６は、変速比切換装置１の出力軸４の回転に連動して揺動され、その揺動によりマニュアルバルブ２９のアーマチャ２９ａを押動するものである。
【００４５】マニュアルプレート２６は、その下端部にマニュアル軸２５が連結されており、このマニュアル軸２５を回転中心として図３の左右方向に揺動可能に支持されている。また、マニュアルプレート２６の上端縁は略円弧状に形成されており、この上端縁には左端側から略半円凹状のロック凹部２６ａ〜２６ｆが順に凹設されている。この６つのロック凹部２６ａ〜２６ｆには、弾性材料で形成されたデテントスプリング２８の先端に設けられる円柱状のロックピン２７が係合可能に形成されており、図３中では、ロックピン２７はロック凹部２６ｄに係合されている。
【００４６】ロックピン２７は、それが係合されるロック凹部２６ａ〜２６ｆへデテントスプリング２８の弾性力により付勢されており、かかる付勢によりマニュアルプレート２６を位置決めしている。ロックピン２７は、マニュアルプレート２６を揺動させる出力軸４の回転トルクがデテントスプリング２８の弾性力を越えると、その係合されていたロック凹部２６ｅから外れ、他のロック凹部２６ａ〜２６ｃ，２６ｅ，２６ｆのいずれかに再度係合されて、マニュアルプレート２６を位置決するのである。
【００４７】ところで、自動変速機３０の変速比は、マニュアルプレート２６とロックピン２７との係合位置に応じて決定される。具体的には、ロックピン２７がロック凹部２６ａに係合される場合にＬレンジ、ロックピン２７がロック凹部２６ｂに係合される場合に２ｎｄレンジ、ロックピン２７がロック凹部２６ｃに係合される場合に３ｒｄレンジ、ロックピン２７がロック凹部２６ｄに係合される場合にＮレンジ、ロックピン２７がロック凹部２６ｅに係合される場合にＲレンジ、ロックピン２７がロック凹部２６ｆに係合される場合にＰレンジとされる。尚、図３では、ロックピン２７はロック凹部２６ｄに係合されており、かかる状態では自動変速機３０の変速比がＮレンジとされている。
【００４８】マニュアルプレート２６には、セレクトケーブル３４を介してレンジ切換レバー３３が連結されている。レンジ切換レバー３３は、自動変速機３０の変速比の切り換えるために乗員により操作されるレバー部材であり、車内における運転者シートの側部に配設されている。レンジ切換レバー３３が乗員により操作されると、セレクトケーブル３４が引っ張られ又は押動されて、マニュアルプレート２６が揺動される。この揺動により、マニュアルバルブ２９を介して自動変速機３０の変速比が切り換えられるのである。
【００４９】即ち、レンジ切換レバー３３を操作することによって、変速比切換装置１を稼動させずに自動変速機３０の変速比を切り換えることができる。このため、レンジ切換スイッチＳＷ、レンジ切換制御回路Ｃ又は変速比切換装置１が何らかの理由で故障した場合には、レンジ切換レバー３３を操作することにより自動変速機３０の変速比を切り換えることができるのである。
【００５０】マニュアルプレート２６の一側面には、マニュアルバルブ２９のアーマチャ２９ａの先端が当接されている。マニュアルバルブ２９は、マニュアルプレート２６の揺動に応じて図３の左右方向へ摺動されるアーマチャ２９ａにより、マニュアルプレート２６の揺動位置を検出して、その検出結果に応じて自動変速機３０の変速シフトバルブ３０ｄを作動させるためのものである。アーマチャ２９ａは、マニュアルプレート２９の一側面（図３左側）へ付勢されており、マニュアルプレート２６が図３の紙面に対して時計方向へ揺動される場合に図３の右方へ押動されて移動する一方、マニュアルプレート２６が図３の紙面に対して反時計方向へ揺動される場合に図３の左方へその付勢力により移動するように構成されている。
【００５１】次に、自動変速機３０について説明する。自動変速機３０は、オートマッチクトランスミッションの一種であり、自動車等の車両用エンジン３１のエンジン出力軸３１ａの回転速度を変速して、駆動輪を軸支する車軸３２に伝達する装置である。この自動変速機３０は、主に、トルクコンバータ３０ａと、変速機構３０ｂと、ディファレンシャル装置３０ｃと、変速シフトバルブ３０ｄとを備えている。
【００５２】トルクコンバータ３０ａは、その内部に充填されるミッション油の旋回力により回転トルクを伝達する装置であり、そのエンジン出力軸３１ａの回転が伝達されることによりミッション油が旋回され、その旋回力を介して変速機構３０ｂにエンジン出力軸３１ａの回転トルクを伝達するものである。変速機構３０ｂは、トルクコンバータ３０ａから伝達される回転の速度を変速し、かかる変速によりトルクコンバータ３０ａからの回転トルクを増減してディファレンシャル装置３０ｄに伝達する装置である。
【００５３】変速機構３０ｂは、例えば、トルクコンバータ３０ａと接続される複数のギヤで構成されたプラネタリギヤユニットと、このプラネタリギヤユニットの動力伝達経路を変更するためのクラッチ及びブレーキとを備えている。この変速機構３０ｂによれば、変速シフトバルブ３０ｄによりクラッチ及びブレーキを作動させてプラネタリギヤユニットの動力伝達経路を切り換えることによって、トルクコンバータ３０ａから伝達される回転を変速して、ディファレンシャル装置３０ｃへ伝達する。ディファレンシャル装置３０ｄに伝達された回転は、かかるディファレンシャル装置３０ｃにより車軸３２に伝達され、この車軸３２が回転されることにより車両の駆動輪が回転されるのである。
【００５４】次に、図２及び図３を参照して、変速比切換装置１による自動変速機３０の変速比の切り換え動作について説明する。変速比切換装置１により自動変速機３０の変速比を切り換える場合には、まず、シフト切換スイッチＳＷが操作されて、Ｌレンジ、２ｎｄレンジ、３ｒｄレンジ、Ｎレンジ、Ｒレンジ、Ｐレンジのいずれかが選択される。この選択が行われると、まず、レンジ切換制御回路Ｃにより、ソレノイドバルブ６の摺動ピン６ａが図２の矢印Ｘ方向へ突出される。この摺動ピン６ａの突出により、かかる摺動ピン６ａが固定板１３の各係合凹部１３ａのいずれかと係合され、固定板１３の回転が拘止される。
【００５５】ここで、例えば、シフト切換スイッチＳＷによってＮレンジの状態からＬレンジが選択されると、レンジ切換制御回路Ｃにより駆動モータ３の回転駆動が開始される。駆動モータ３が回転駆動されると、その回転軸に連結されたウォーム１７が回転され、このウォーム１７によりウォームホイール１４が出力軸４の外周回りで回転される。ウォームホイール１４が回転によって、遊星ギヤ軸２０が出力軸４の周囲で公転され、この遊星ギヤ軸２０の公転に伴って、遊星ギヤ２１，２２が太陽ギヤ８，１２に歯合しつつ、出力軸４の周囲で公転される。遊星ギヤ２１，２２が公転されると、これらの遊星ギヤ２１，２２は太陽ギヤ８，１２に歯合しつつ自転される。
【００５６】太陽ギヤ８は遊星ギヤ２１の自転により回転され、この太陽ギヤ８の回転により出力軸４が回転される。一方、太陽ギヤ１２が連結される固定板１３はソレノイドバルブ６の摺動ピン６ａにより回転が拘止されているので、遊星ギヤ２２の自転に伴って太陽ギヤ１２及び固定板１３が回転されることはない。このため、駆動モータ３による供給される回転トルクは、出力軸４のみに増幅して伝達されるのである。
【００５７】固定板１３の回転が拘止される場合、出力軸４の回転トルクはロックピン２７を付勢するデテントスプリング２８の弾性力より大きくなり、その結果、マニュアルプレート２６の揺動が開始される。このため、出力軸４の回転を開始させるために、デテントスプリング２８により付勢されるロックピン２７をマニュアルプレート２６のロック凹部２６ａ〜２６ｆから外す動作を行う装置を別途設ける必要がなく、その分、装置全体としての製造コストを低減することができる。
【００５８】マニュアルプレート２６が出力軸４により揺動されると、ロックピン２７がロック凹部２６ｄから外れ、その後、ロックピン２７はロック凹部２６ｃ，２６ｂ，２６ａの順に係合される。一方、出力軸４の回転角度は、バルブ位置センサ５により検出され、レンジ切換制御回路Ｃへ出力される。レンジ切換制御回路Ｃは、バルブ位置センサ５により検出されるデータに基づいて、出力軸４が所定角度回転されたか否かを判断する。
【００５９】例えば、自動変速機３０の変速比がＮレンジからＬレンジに切り換えられる場合には、ロック凹部２６ｄに係合されたロックピン２７をロック凹部２６ａに係合させる必要があり、かかる場合には、マニュアルプレート２６を図３の時計方向へ角度θだけ揺動させなければならい。そこで、レンジ切換制御回路Ｃは、揺動バルブ位置センサ５により出力軸４の回転角度を検出して、出力軸４が角度θ回転された場合にマニュアルプレート２６のロック凹部２６ａにロックピン２７が到達して係合されたものとして判断するのである。
【００６０】出力軸４が所定角度回転されたと、レンジ切換制御回路Ｃにより判断されると、ソレノイドバルブ６の摺動ピン６ａが図２の反矢印Ｘ方向へ後退されて、固定板１３の拘止状態が解除されると共に、その後、駆動モータ３の回転駆動が停止される。駆動モータ３の停止後、駆動モータ３の回転軸が慣性力により空転されると、駆動モータ３の回転トルクは、ウォーム１７、ウォームホイール１４に伝達され、遊星ギヤ２１及び太陽ギヤ８により出力軸４に伝達される一方、遊星ギヤ２２及び太陽ギヤ１２により固定板１３に伝達される。かかる場合に、駆動モータ３の回転トルクは出力軸４及び固定板１３の双方に伝達されるので、固定板１３に伝達される回転トルクの分、出力軸４に伝達される回転トルクが減少して、僅かな制動力で出力軸４の回転を容易に停止させることができる。
【００６１】具体的には、固定板１３が回転可能な状態では、出力軸４の回転トルクは、ロックピン２７を付勢するデテントスプリング２８の弾性力より小さくなるようにされている。このため、出力軸４はロックピン２７とマニュアルプレート２６のロック凹部２６ａとの係合により制動されて停止される。このように、出力軸４の回転は、マニュアルプレート２６を位置決めするデテントスプリング２８の弾性力により停止されるので、出力軸４の回転を停止するブレーキ装置などを別途設ける必要がなく、その分、装置全体としての製造コストを低減することができる。
【００６２】なお、駆動モータ３を停止させると、駆動モータ３が慣性力により空転される場合があるが、駆動モータ３の停止前に、ソレノイドバルブ６の摺動ピン６ａと固定板１３の係合凹部１３ａとの係合を解除して、固定板１３の拘止状態を解除しておけば、駆動モータ３の空転により回転される出力軸４の回転トルクがデテントスプリング２８の弾性力を越えることがないので、駆動モータ３の空転による出力軸４の回転角度のズレを防止することができる。
【００６３】駆動モータ３が停止されて、ロック凹部２６ａ及びロックピン２７の係合によりマニュアルプレート２６が位置決めされると、出力軸４の回転が完全に停止される。この結果、マニュアルプレート２６の揺動位置に応じて、マニュアルバルブ２９のアーマチャ２９ａの位置が確定され、このアーマチャ２９ａの位置に応じて、変速シフトバルブ３０ｄが作動される。変速シフトバルブ３０ｄの作動により変速機構３０ｂが作動され、自動変速機３０の変速比がＮレンジの変速比からＬレンジの変速比に切り換えられるのである。
【００６４】一方、乗員が手動で自動変速機３０の変速比を切り換える場合には、まず、乗員によりレンジ切換レバー３３が操作されて、Ｌレンジ、２ｎｄレンジ、３ｒｄレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｐレンジのいずれかが選択される。この選択が行われると、レンジ切換レバー３３によりセレクトケーブル３４が引っ張られ又は押動されて、マニュアルプレート２６が揺動される。例えば、シフト切換レバー３３によってＮレンジの状態からＬレンジが選択されると、セレクトケーブル３４が引っ張られて、マニュアルプレート２６が図３の紙面に対する時計方向へ角度θだけ揺動される。
【００６５】マニュアルプレート２６の揺動により、ロックピン２７がロック凹部２６ａに係合されると、マニュアルプレート２６がロック凹部２６ａに係合されるロックピン２７により位置決めされる。この位置決めにより、マニュアルバルブ２９のアーマチャ２９ａの位置が確定され、このアーマチャ２９ａの位置に応じて、変速シフトバルブ３０ｄが作動される。変速シフトバルブ３０ｄの作動により変速機構３０ｂが作動され、自動変速機３０の変速比がＮレンジの変速比からＬレンジの変速比に切り換えられるのである。
【００６６】ここで、レンジ切換制御回路Ｃは、駆動モータ３の停止状態において、ソレノイドバルブ６の摺動ピン６ａと固定板１３の係合凹部１３ａとの係合状態を解除し続けるように構成されている。これにより、駆動モータ３の停止状態には、固定板１３が出力軸４の外周で回転可能な状態とされる一方、この固定板１３にスリーブ９を介して連結される太陽ギヤ１２も出力軸４の外周で回転可能な状態とされている。このように、太陽ギヤ１２及び固定板１３を回転可能な状態に保つことにより、例えば、レンジ切換レバー３３が乗員により操作されて、マニュアルプレート２６が揺動され、この揺動により出力軸４に回転トルクが加わったとしても、その回転トルクがウォームホイール１４及びウォーム１７を介して駆動モータ３に伝達されることがないのである。
【００６７】具体的には、手動によりマニュアルプレート２６が揺動されて出力軸４に回転トルクが直接に加えられると、その回転トルクにより太陽ギヤ８が回転されて遊星ギヤ２１が自転され、この遊星ギヤ２１の自転により遊星ギヤ２２が自転される。遊星ギヤ２２が自転されると、太陽ギヤ１２が出力軸４の外周で回転され、固定板１３が出力軸４の外周で空転される。この状態で、遊星ギヤ軸２０は出力軸４の周囲で公転されることはないので、ウォームホイール１４は回転されずに停止されたままの状態となる。よって、手動でマニュアルプレート２６が揺動される場合に、出力軸４に加わる回転トルクが駆動モータ３に伝達されて、駆動モータ３が逆転されることがないのである。
【００６８】以上説明したように、本実施例の変速比切換装置１によれば、駆動モータ３の回転を減速して出力軸４に伝達する各部材、即ち、太陽ギヤ８，１２、固定板１３およびウォームホイール１４、キャリア板１５，１８、遊星ギヤ軸２０及び遊星ギヤ２１，２２は、出力軸４の近傍周囲に全て設けられるので、複数の平歯車を並列状に多段歯合させて駆動モータの回動を減速する必要がなく、その分、装置全体としてのサイズを小型化することができる。
【００６９】また、ソレノイドバルブ６の摺動ピン６ａを突出又は後退させるだけで、出力軸４と駆動モータ３とを接続または切断することができるので、高価な電磁クラッチを用いて出力軸４と駆動モータ３とを接続または切断する必要がなく、その分、装置全体としての製造コストを低減することができる。
【００７０】ウォーム１７及びウォームホイール１４により駆動モータ３の回転を大幅に減速しているので、複数の平歯車を何段にも歯合させて駆動モータ３の回転を減速する必要がなく、装置全体としての部品点数を減少して製造コストを低減することができ、更に、装置全体としてのサイズを小型化することができる。
【００７１】以上、実施例に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
【００７２】例えば、本実施例では、リングギヤとして、ウォームホイール１８を用いて説明したが、他の歯車をリングギヤとして用いるようにしても良い。具体的には、駆動モータ３の回転軸に小径のかさ歯車を連結し、そのかさ歯車に歯合可能な大径のかさ歯車をリングギヤとして用いても良い。
【００７３】また、本実施例では、ウォーム１７の条数を１条としたが、かかるウォーム１７の条数は必ずしもこれに限られるものではなく、変速比切換装置１全体としての減速比に応じて、条数を２条以上としても良い。更に、本実施例の変速比切換装置１の使用例として、前進時に３段変速可能な自動変速機３０を用いて説明したが、かかる変速段数が３段以上の自動変速機に変速比切換装置１を適用しても良い。
【００７４】
【発明の効果】 請求項１記載の変速比切換装置によれば、第１及び第２遊星ギヤはリングギヤに支持され、そのリングギヤは出力軸に嵌着され、その出力軸には第１太陽ギヤが設けられると共に第２太陽ギヤ及び回動部材が嵌着されている。このように、駆動モータの回動を減速して出力軸に伝達する部材、即ち、リングギヤ、差動減速ギヤ及び回動部材は出力軸の周りに全て設けられるので、従来の変速比切換装置のように、複数の平歯車を並列状に多段歯合させて駆動モータの回動を減速する必要がなく、その分、装置全体としてのサイズを小型化することができるという効果がある。
【００７５】また、マニュアルプレートを手動で直接揺動させると、その揺動により出力軸も回動されてしまうが、かかる出力軸の回動は、係合部材と回動部材の係合部との係合状態を解除することにより、駆動モータに伝達しないようにすることができる。しかも、係合部材と回動部材の係合部との係合または係合解除は、係合部材の突出または後退により行われるので、例えば、ソレノイドバルブなどの安価な装置によって係合部材を突出または後退させることができる。よって、従来の変速比切換装置のように、高価な電磁クラッチなどの装置によって出力軸と駆動モータとを接続または切断を行う必要がなく、その分、装置全体としての製造コストを低減することができるという効果がある。
【００７６】請求項２記載の変速比切換装置によれば、請求項１記載の変速比切換装置の奏する効果に加え、リングギヤは、駆動モータにより回動されるウォームの軸方向と交叉する回動中心を有するウォームホイールを備えているので、駆動モータの回動を大幅に減速して、駆動モータの回動トルクを大幅に増幅させることができる。よって、従来の変速比切換装置のように、複数の平歯車を並列状に多段歯合させて駆動モータの回動を減速しなくても、駆動モータの回動トルクを大幅に増幅することができるという効果がある。
【００７７】請求項３記載の変速比切換装置によれば、請求項１又は２に記載の変速比切換装置の奏する効果に加え、制御装置は、出力軸の回動角度が所定量以上となった場合に、係合部材を反突出方向へ後退させて、その係合部材と回動部材における複数の係合部との係合状態を解除すると共に、駆動モータによる回動トルクの供給を停止する。駆動モータの停止後、駆動モータはその慣性力により空転されるが、この空転はリングギヤ、第１遊星ギヤ及び第１太陽ギヤを介して出力軸に伝達される一方、第２遊星ギヤ及び第２太陽ギヤを介して回動部材に伝達される。
【００７８】このように駆動モータの空転が回動部材に伝達されると、その分、出力軸に伝達される回動トルクを減少させて、出力軸の回動の停止に要する制動力を減少することができる。よって、係合部材による回動部材の拘止を解除した状態で、駆動モータを回動を停止させると、僅かな制動力で出力軸の回動を容易に停止させることができるという効果がある。
【００７９】請求項４記載の変速比切換装置によれば、請求項１から３のいずれかに記載の変速比切換装置の奏する効果に加え、制御装置は、駆動モータが停止状態の場合に、係合部材と回動部材における複数の係合部との係合状態を解除し続ける。何らかの異常が発生して駆動モータが正常に動作しないためにマニュアルプレートを手動で揺動させる場合に、係合部材と回動部材における複数の係合部との係合されていると、マニュアルプレートの揺動により出力軸が回動され、この回動が駆動モータに伝達されて、駆動モータが故障してしまうことがある。よって、駆動モータが停止状態の場合には、係合部材と回動部材における複数の係合部との係合状態を解除し続けることにより、異常が発生してマニュアルプレートを手動で揺動させても、かかる揺動に伴う力が駆動モータに伝達されることがないので、駆動モータの故障などを防止することができるという効果がある。
【００８０】請求項５記載の変速比切換装置によれば、請求項１から４のいずれかに記載の変速比切換装置の奏する効果に加え、出力軸の回動トルクは、差動減速ギヤによって、係合部材と複数の係合部との係合状態が解除された状態でデテント部材の拘止力より小さくされるので、出力軸の回動をマニュアルプレートを拘止するデテント部材により停止することができる。よって、出力軸の回動を停止するブレーキ装置などを別途設ける必要がなく、その分、装置全体としての製造コストを低減することができるという効果がある。
【００８１】また、駆動モータを停止させると、駆動モータが慣性力により空転される場合があるが、駆動モータの停止前に、係合部材と複数の係合部との係合状態を解除しておけば、駆動モータの空転により出力軸に伝達される回動トルクがデテント部材による拘止力を越えることがない。このため、駆動モータの空転による出力軸の回動角度のズレを防止することができるという効果がある。
【００８２】請求項６記載の変速比切換装置によれば、請求項１から５のいずれかに記載の変速比切換装置の奏する効果に加え、出力軸の回動トルクは、差動減速ギヤによって、係合部材と複数の係合部とが係合された状態でデテント部材の拘止力より大きくされるので、デテント部材によるマニュアルプレートの拘止に関わらず、出力軸を回動させることができる。よって、出力軸の回動を開始するために、デテント部材によるマニュアルプレートの拘止を解除する装置を別途設ける必要がなく、その分、装置全体としての製造コストを低減することができるという効果がある。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９６０４６３４７
【氏名又は名称】中日精工株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年２月２８日（２０００．２．２８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１０３０４５
【弁理士】
【氏名又は名称】兼子 直久
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２４１５４８（Ｐ２００１−２４１５４８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年９月７日（２００１．９．７） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−５０５５２（Ｐ２０００−５０５５２） |
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