JP4756303B2 - 変速操作装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載された変速機の変速操作を行うための変速操作装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
変速機の変速操作を行う変速操作装置は、シフトレバーをセレクト方向に作動するセレクトアクチュエータと、該シフトレバーをシフト方向に作動するシフトアクチュエータとからなっている。
このようなセレクトアクチュエータおよびシフトアクチュエータとしては、一般に空気圧や油圧等の流体圧を作動源とした流体圧シリンダが用いられている。
この流体圧シリンダを用いたセレクトアクチュエータおよびシフトアクチュエータは、流体圧源と各アクチュエータとを接続する配管が必要であるとともに、作動流体の流路を切り換えるための電磁切り換え弁を配設する必要があり、これらを配置するためのスペースを要するとともに、装置全体の重量が重くなるという問題がある。
また近年、圧縮空気源や油圧源を具備していない車両に搭載する変速機の変速操作装置として、電動モータによって構成したセレクトアクチュエータおよびシフトアクチュエータが提案されている。電動モータによって構成したセレクトアクチュエータおよびシフトアクチュエータは、流体圧シリンダを用いたアクチュエータのように流体圧源と接続する配管や電磁切り換え弁を用いる必要がないので、装置全体をコンパクトで且つ軽量に構成することができる。しかるに、電動モータを用いたアクチュエータにおいては、所定の作動力を得るために減速機構が必要となる。この減速機構としては、ボールネジ機構を用いたものと、歯車機構を用いたものが提案されている。これらボールネジ機構および歯車機構を用いたアクチュエータは、ボールネジ機構および歯車機構の耐久性および電動モータの耐久性、作動速度において必ずしも満足し得るものではない。
【０００３】
そこで、本出願人は、耐久性に優れ、かつ、作動速度が速いセレクトアクチュエータを備えた変速操作装置を、特願２００１−０１３１６２として提案した。
この変速操作装置は、セレクトアクチュエータがケーシングと、該ケーシング内に回転可能に配設され該シフトアクチュエータによってシフト方向に回動せしめられるコントロールシャフトと、該コントロールシャフトに軸方向に摺動可能に配設され該シフトレバーと一体的に構成されたシフトレバー支持部材としての筒状のシフトスリーブと、該シフトスリーブの外周面に配設された磁石可動体と、該磁石可動体を包囲して配設された筒状の固定ヨークと、該固定ヨークの内側に配設された一対のコイルとによって構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
而して、セレクトアクチュエータはシフトレバーを所定のセレクト位置に確実に位置付ける必要があり、上記変速操作装置におけるセレクトアクチュエータにおいては上記一対のコイルに供給する電力量に対応して上記シフトレバー支持部材としてのシフトスリーブに発生する推力に応じてシフトスリーブの作動位置を規制するセレクト位置規制手段を具備している。しかるに、セレクト位置規制手段はばね力を利用するため、このばね力がセレクト方向への移動に従って増大する。このため、セレクトストロークエンド付近ではセレクトアクチュエータの余裕駆動力が無くなり、作動不能となる場合が生ずる。これを回避するためには、上記一対のコイルに供給する電力量を増大しなければならず、電力の損失となる。
【０００５】
本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その主たる技術的課題は、セレクトストロークエンド付近で駆動力を付加することができるセレクトアクチュエータを備えた変速操作装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記主たる技術的課題を解決するために、
「変速機のシフトレバーをセレクト方向に作動するセレクトアクチュエータと、該シフトレバーをシフト方向に作動するシフトアクチュエータとを有する変速操作装置であって、該セレクトアクチュエータは、ケーシングと、該ケーシング内に軸方向に摺動可能に配設され該シフトレバーを支持するシフトレバー支持部材と、該シフトレバー支持部材の外周面に配設された磁石可動体と、該磁石可動体を包囲して該ケーシングの内周面に配設された筒状の固定ヨークと、該固定ヨークの内側に配設された一対のコイルと、該一対のコイルに供給する電力量に対応して該シフトレバー支持部材に発生する推力に応じて該シフトレバー支持部材の作動位置を規制するセレクト位置規制手段とを具備しており、
該一対のコイルの両側に磁性体が配設されている」
ことを特徴とする変速操作装置が提供される。
【０００７】
上記磁性体は、上記一対のコイルが捲回されたボビン内に配設されているとともに、上記磁石可動体が上記シフトレバー支持部材の段部により位置決めされていることが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成された変速操作装置の好適実施形態を図示している添付図面を参照して、更に詳細に説明する。
【０００９】
図１は本発明に従って構成された変速操作装置を示す断面図、図２は図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
図示の実施形態における変速操作装置２は、セレクトアクチュエータ３とシフトアクチュエータ５とから構成されている。セレクトアクチュエータ３は、円筒状に形成された３個のケーシング３１ａ、３１ｂ、３１ｃを具備している。この３個のケーシング３１ａ、３１ｂ、３１ｃ内にはコントロールシャフト３２が配設されており、該コントロールシャフト３２の両端部が両側のケーシング３１ａおよび３１ｃに軸受３３ａおよび３３ｂを介して回転可能に支持されている。コントロールシャフト３２の中間部にはスプライン３２１が形成されており、該スプライン３２１部にシフトレバー３４と一体的に構成された筒状のシフトスリーブ３５が軸方向に摺動可能にスプライン嵌合している。従って、シフトスリーブ３５は、ケーシング内に軸方向に摺動可能に配設されシフトレバーを支持するシフトレバー支持部材として機能する。このシフトレバー３４およびシフトスリーブ３５はステンレス鋼等の非磁性材によって構成されており、シフトレバー３４は中央のケーシング３１ｂの下部に形成された開口３１１ｂを挿通して配設されている。シフトレバー３４の先端部は、第１のセレクト位置ＳＰ１、第２のセレクト位置ＳＰ２、第３のセレクト位置ＳＰ３、第４のセレクト位置ＳＰ４に配設された図示しない変速機のシフト機構を構成する各シフトロッドにそれぞれ装着されたシフトブロック３０１、３０２、３０３、３０４と適宜係合するようになっている。
【００１０】
上記シフトスリーブ３５の外周面には、磁石可動体３６が配設されている。この磁石可動体３６は、シフトスリーブ３５の外周面に装着され軸方向両端面に磁極を備えた環状の永久磁石３６１と、該永久磁石３６１の軸方向外側に配設された一対の可動ヨーク３６２、３６３とによって構成されている。図示の実施形態における永久磁石３６１は、図１および図２において右端面がＮ極に着磁され、図１および図２において左端面がＳ極に着磁されている。上記一対の可動ヨーク３６２、３６３は、磁性材によって環状に形成されている。このように構成された磁石可動体３６は、一方（図１および図２において右側）の可動ヨーク３６２の図１および図２において右端がシフトスリーブ３５に形成された段部３５１に位置決めされ、他方（図１および図２において左側）の可動ヨーク３６３の図１および図２において左端がシフトスリーブ３５に装着されたスナップリング３７によって位置決めされて、軸方向の移動が規制されている。磁石可動体３６の外周側には、磁石可動体３６を包囲して固定ヨーク３９が配設されている。この固定ヨーク３９は、磁性材によって筒状に形成されており、上記中央のケーシング３１ｂの内周面に装着されている。固定ヨーク３９の内側には、一対のコイル４０、４１が配設されている。この一対のコイル４０、４１は、合成樹脂等の非磁性材によって形成され上記固定ヨーク３９の内周に沿って装着されたボビン４２に捲回されている。図示の実施形態においては、ボビン４２内には一対のコイル４０、４１の両側に磁性体４９１、４９２が配設されている。この磁性体４９１、４９２は、鉄等の磁性材によって環状に形成されている。なお、一対のコイル４０、４１は、図示しない電源回路に接続するようになっている。また、コイル４０の軸方向長さは、上記第１のセレクト位置ＳＰ１から第４のセレクト位置ＳＰ４までのセレクト長さに略対応した長さに設定されている。上記固定ヨーク３９の両側には、それぞれ非磁性材からなる端壁４３、４４が装着されている。この端壁４３、４４の内周部には、上記シフトスリーブ３５の外周面に接触するシール部材４５、４６がそれぞれ装着されている。
【００１１】
セレクトアクチュエータ３は以上のように構成されており、上記シフトスリーブ３５に配設された磁石可動体３６と固定ヨーク３９および一対のコイル４０、４１とによって構成されるリニアモータの原理によって作動する。以下その作動について図３を参照して説明する。
第１の実施形態におけるセレクトアクチュエータ３においては、図３の（ａ）および図３の（ｂ）に示すように永久磁石３６１のＮ極、一方の可動ヨーク３６２、一方のコイル４０、固定ヨーク３９、他方のコイル４１、他方の可動側ヨーク３６３、永久磁石３６１のＳ極を通る磁気回路３６８が形成される。このような状態において、一対のコイル４０、４１に図３の（ａ）で示す方向にそれぞれ反対方向の電流を流すと、フレミングの左手の法則に従って、磁石可動体３６即ちシフトスリーブ３５には図３の（ａ）において矢印で示すように右方に推力が発生する。一方、一対のコイル４０、４１に図３の（ｂ）で示すように図３の（ａ）と反対方向に電流を流すと、フレミングの左手の法則に従って、磁石可動体３６即ちシフトスリーブ３５には図３の（ｂ）において矢印で示すように左方に推力が発生する。上記磁石可動体３６即ちシフトスリーブ３５に発生する推力の大きさは、一対のコイル４０、４１に供給する電力量によって決まる。
【００１２】
図示の実施形態におけるセレクトアクチュエータ３は、上記磁石可動体３６即ちシフトスリーブ３５に作用する推力の大きさと協働してシフトレバー３４を上記第１のセレクト位置ＳＰ１、第２のセレクト位置ＳＰ２、第３のセレクト位置ＳＰ３、第４のセレクト位置ＳＰ４に位置規制するための第１のセレクト位置規制手段４７および第２のセレクト位置規制手段４８を具備している。第１のセレクト位置規制手段４７は、中央のケーシング３１ｂの図１および図２において右端部に所定の間隔を置いて装着されたスナップリング４７１、４７２と、該スナップリング４７１と４７２との間に配設された圧縮コイルばね４７３と、該圧縮コイルばね４７３と一方のスナップリング４７１との間に配設された移動リング４７４と、該移動リング４７４が図１および図２において右方に所定量移動したとき当接して移動リング４７４の移動を規制するストッパ４７５とからなっている。
【００１３】
以上のように構成された第１のセレクト位置規制手段４７は、図１および図２に示す状態から上記一対のコイル４０、４１に例えば２．４Ｖの電圧で図３の（ａ）に示すように電流を流すと、磁石可動体３６即ちシフトスリーブ３５が図１および図２において右方に移動し、シフトスリーブ３５の図１および図２において右端が移動リング４７４に当接して位置規制される。この状態においては、磁石可動体３６即ちシフトスリーブ３５に作用する推力よりコイルばね４７３のばね力の方が大きくなるように設定されており、このため、移動リング４７４に当接したシフトスリーブ３５は移動リング４７４が一方のスナップリング４７１に当接した位置に停止せしめられる。このとき、シフトスリーブ３５と一体に構成されたシフトレバー３４は、第２のセレクト位置ＳＰ２に位置付けされる。次に、上記一対のコイル４０、４１に例えば４．８Ｖの電圧で図３の（ａ）に示すように電流を流すと、ヨーク３６即ちシフトスリーブ３５に作用する推力がコイルばね４７３のばね力より大きくなるように設定されており、このため、シフトスリーブ３５は移動リング４７４と当接した後にコイルばね４７３のばね力に抗して図１および図２において右方に移動し、移動リング４７４がストッパ４７５に当接した位置で停止される。このとき、シフトスリーブ３５と一体に構成されたシフトレバー３４は、第１のセレクト位置ＳＰ１に位置付けされる。
【００１４】
次に、上記第２のセレクト位置規制手段４８について説明する。
第２のセレクト位置規制手段４８は、中央のケーシング３１ｂの図１および図２において左端部に所定の間隔を置いて装着されたスナップリング４８１、４８２と、該スナップリング４８１と４８２との間に配設されたコイルばね４８３と、該コイルばね４８３と一方のスナップリング４８１との間に配設された移動リング４８４と、該移動リング４８４が図１および図２において左方に所定量移動したとき当接して移動リング４８４の移動を規制するストッパ４８５とからなっている。
【００１５】
以上のように構成された第２のセレクト位置規制手段４８は、図１および図２に示す状態から上記一対のコイル４０、４１に例えば２．４Ｖの電圧で図３の（ｂ）に示すように電流を流すと、磁石可動体３６即ちシフトスリーブ３５が図１および図２において左方に移動し、シフトスリーブ３５の図１および図２において左端が移動リング４８４に当接して位置規制される。この状態においては、永久磁石３６１即ちシフトスリーブ３５に作用する推力よりコイルばね４８３のばね力の方が大きくなるように設定されており、このため、移動リング４８４に当接したシフトスリーブ３５は移動リング４８４が一方のスナップリング４８１に当接した位置に停止せしめられる。このとき、シフトスリーブ３５と一体に構成されたシフトレバー３４は、第３のセレクト位置ＳＰ３に位置付けされる。次に、上記一対のコイル４０、４１に例えば４．８Ｖの電圧で図３の（ｂ）に示すように電流を流すと、磁石可動体３６即ちシフトスリーブ３５に作用する推力がコイルばね４８３のばね力より大きくなるように設定されており、このため、シフトスリーブ３５は移動リング４８４と当接した後にコイルばね４８３のばね力に抗して図１および図２において左方に移動し、移動リング４８４がストッパ４８５に当接した位置で停止される。このとき、シフトスリーブ３５と一体に構成されたシフトレバー３４は、第４のセレクト位置ＳＰ４に位置付けされる。
以上のように、図示の実施形態においては第１のセレクト位置規制手段４７および第２のセレクト位置規制手段４８を設けたので、一対のコイル４０、４１に供給する電力量を制御することにより、位置制御することなくシフトレバー３４を所定のセレクト位置に位置付けることが可能となる。
【００１６】
ここで、上記セレクトアクチュエータ３の駆動力について図４を参照して説明する。
図４の（ａ）は磁石可動体３６即ちシフトスリーブ３５を右方に作動させる際のセレクトアクチュエータ３の駆動力を示し、図４の（ｂ）は磁石可動体３６即ちシフトスリーブ３５を左方に作動させる際のセレクトアクチュエータ３の駆動力を示す。図４の（ａ）および図４の（ｂ）おいて、破線（Ｂ）は磁石可動体３６と固定ヨーク３９および一対のコイル４０、４１とによって構成されるリニアモータの原理による推力特性、１点鎖線（Ｃ）は上記永久磁石３６１と磁性体４９１との吸引力、１点鎖線（Ｄ）は上記永久磁石３６１と磁性体４９２との吸引力、２点鎖線（Ｅ）は上記第１のセレクト位置規制手段４７のコイルばね４７３の推力特性、２点鎖線（Ｆ）は上記第２のセレクト位置規制手段４８のコイルばね４８３の推力特性、実線（Ａ）は一対のコイル４０、４１に通電したときのセレクトアクチュエータ３の駆動力である。即ち、実線（Ａ）で示す一対のコイル４０、４１に通電したときのセレクトアクチュエータ３の駆動力は、破線（Ｂ）で示す磁石可動体３６と固定ヨーク３９および一対のコイル４０、４１とによって構成されるリニアモータの原理による推力と、１点鎖線（Ｃ）および（Ｄ）で示す永久磁石３６１と磁性体４９１および４９２との吸引力、および２点鎖線（Ｅ）および（Ｆ）で示すコイルばね４７３および４８３の推力とを合成したものとなる。図４の（ａ）および図４の（ｂ）において、破線（Ｂ）で示す磁石可動体３６と固定ヨーク３９および一対のコイル４０、４１とによって構成されるリニアモータの原理による推力特性は、一対のコイル４０、４１に例えば４．８Ｖの電圧を印加したときの推力特性である。なお、一対のコイル４０、４１に例えば２．４Ｖの電圧を印加したときの推力は、第２のセレクト位置ＳＰ２および第３のセレクト位置ＳＰ３における第１のセレクト位置規制手段４７のコイルばね４７３および第２のセレクト位置規制手段４８のコイルばね４８３の推力より小さく設定されている。
【００１７】
図４の（ａ）で示すように磁石可動体３６即ちシフトスリーブ３５を右方に作動させる際には、１点鎖線（Ｄ）で示す永久磁石３６１と磁性体４９２との吸引力がマイナス（−）として作用し、１点鎖線（Ｃ）で示す永久磁石３６１と磁性体４９１との吸引力がプラス（＋）として作用する。一方、磁石可動体３６即ちシフトスリーブ３５を右方に作動させる際には、２点鎖線（Ｆ）で示す第２のセレクト位置規制手段４８のコイルばね４８３の推力がプラス（＋）として作用し、２点鎖線（Ｅ）で示す第１のセレクト位置規制手段４７のコイルばね４７３の推力がマイナス（−）として作用する。従って、第４のセレクト位置ＳＰ４から第３のセレクト位置ＳＰ３までは、第２のセレクト位置規制手段４８のコイルばね４８３の推力がプラス（＋）として作用するので、セレクトアクチュエータ３の駆動力は十分であり、第４のセレクト位置ＳＰ４から第２のセレクト位置ＳＰ２までは一対のコイル４０、４１に印加する電圧が例えば２．４Ｖでも問題ない。一方、第２のセレクト位置ＳＰ２から第１のセレクト位置ＳＰ１に向かっては２点鎖線（Ｅ）で示す第１のセレクト位置規制手段４７のコイルばね４７３の推力がマイナス（−）として作用するので、第１のセレクト位置ＳＰ１即ちセレクトストロークエンド付近では破線（Ｂ）で示す磁石可動体３６と固定ヨーク３９および一対のコイル４０、４１とによって構成されるリニアモータの原理による推力だけでは駆動力がでない。しかるに、図示の実施形態においては、第１のセレクト位置ＳＰ１即ちセレクトストロークエンド付近において１点鎖線（Ｃ）で示す永久磁石３６１と磁性体４９１との吸引力がプラス（＋）として作用するので、図４の（ａ）に示すように磁石可動体３６即ちシフトスリーブ３５を右方に作動させる際にはセレクトアクチュエータ３の駆動力（Ａ）はセレクトストロークエンドである第１のセレクト位置ＳＰ１においても十分に余裕駆動力を有する。
【００１８】
次に、図４の（ｂ）に基づいて磁石可動体３６即ちシフトスリーブ３５を左方に作動させる場合について説明する。
磁石可動体３６即ちシフトスリーブ３５を左方に作動させる際には、１点鎖線（Ｃ）で示す永久磁石３６１と磁性体４９１との吸引力がマイナス（−）として作用し、１点鎖線（Ｄ）で示す永久磁石３６１と磁性体４９２との吸引力がプラス（＋）として作用する。一方、磁石可動体３６即ちシフトスリーブ３５を左方に作動させる際には、２点鎖線（Ｅ）で示すように第１のセレクト位置規制手段４７のコイルばね４７３の推力がプラス（＋）として作用し、２点鎖線（Ｆ）で示すように第２のセレクト位置規制手段４８のコイルばね４８３の推力がマイナス（−）として作用する。従って、第１のセレクト位置ＳＰ１から第２のセレクト位置ＳＰ２までは、第１のセレクト位置規制手段４７のコイルばね４７３の推力がプラス（＋）として作用するので、セレクトアクチュエータ３の駆動力は十分であり、第１のセレクト位置ＳＰ１から第３のセレクト位置ＳＰ３までは一対のコイル４０、４１に印加する電圧が例えば２．４Ｖでも問題ない。一方、第３のセレクト位置ＳＰ３から第４のセレクト位置ＳＰ４に向かっては２点鎖線（Ｆ）で示すように第２のセレクト位置規制手段４８のコイルばね４８３の推力がマイナス（−）として作用するので、第４のセレクト位置ＳＰ４即ちセレクトストロークエンド付近では破線（Ｂ）で示す磁石可動体３６と固定ヨーク３９および一対のコイル４０、４１とによって構成されるリニアモータの原理による推力だけでは駆動力がでない。しかるに、図示の実施形態においては、第４のセレクト位置ＳＰ４即ちセレクトストロークエンド付近において１点鎖線（Ｄ）で示す永久磁石３６１と磁性体４９１との吸引力がプラス（＋）として作用するので、図４の（ｂ）に示す磁石可動体３６即ちシフトスリーブ３５を左方に作動させる際にはセレクトアクチュエータ３の駆動力（Ａ）はセレクトストロークエンドである第４のセレクト位置ＳＰ４においても十分に余裕駆動力を有する。
【００１９】
図１および図２に戻って説明を続ける。図示の実施形態における変速操作装置は、上記シフトレバー３４と一体に構成されたシフトスリーブ３５の位置、即ちセレクト方向の位置を検出するためのセレクト位置検出センサ８を具備している。このセレクト位置検出センサ８はポテンショメータからなり、その回動軸８１にレバー８２の一端部が取り付けられており、このレバー８２の他端部に取り付けられた係合ピン８３が上記シフトスリーブ３５に設けられた係合溝３５２に係合している。従って、シフトスリーブ３５が図２において左右に移動すると、レバー８２が回動軸８１を中心として揺動するため、回動軸８１が回動してシフトスリーブ３５の作動位置、即ちセレクト方向位置を検出することができる。このセレクト位置検出センサ８からの信号に基づいて、図示しないコントローラにより上記セレクトアクチュエータ３のコイル４０、４１に印加する電圧および電流の方向を制御することによって、上記シフトレバー３４を所望のセレクト位置に位置付けることができる。
【００２０】
また、図示の実施形態における変速操作装置２は、上記シフトレバー３４と一体に構成されたシフトスリーブ３５を装着したコントロールシャフト３２の回動位置、即ちシフトストローク位置を検出するシフトストローク位置検出センサ９を具備している。このシフトストローク位置検出センサ９はポテンショメータからなり、その回動軸９１が上記コントロールシャフト３２に連結されている。従って、コントロールシャフト３２が回動すると回動軸９１が回動してコントロールシャフト３２の回動位置、即ちシフトストローク位置を検出することができる。
【００２１】
上述した図示の実施形態におけるセレクトアクチュエータ３においては、シフトレバー３４を支持するシフトレバー支持部材としてのシフトスリーブ３５をコントロールシャフト３２に軸方向に摺動可能に装着した例を示したが、シフトレバー３４をコントロールシャフト３２に直接取り付け、コントロールシャフト３２を軸方向に摺動可能に配設してもよい。この場合は、コントロールシャフト３２がケーシング内に軸方向に摺動可能に配設されシフトレバーを支持するシフトレバー支持部材として機能する。
【００２２】
次に、本発明に従って構成されたシフトアクチュエータについて、主に図５を参照して説明する。図５は図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。
図５に示すシフトアクチュエータ５は、ケーシング５１と、該ケーシング５１の中心部に配設され上記セレクトアクチュエータ３のケーシング３１ａ、３１ｂ、３１ｃ内に配設されたコントロールシャフト３２に装着された作動レバー５０と係合する作動ロッド５２と、該作動ロッド５２の外周面に配設された磁石可動体５３と、該磁石可動体５３を包囲してケーシング５１の内側に配設された筒状の固定ヨーク５４と、該固定ヨーク５４の内側に軸方向に併設された一対のコイル５５、５６とを具備している。なお、上記作動ロッド５２と係合する作動レバー５０は、その基部にコントロールシャフト３２と嵌合する穴５０１を備えており、該穴５０１の内周面に形成されたキー溝５０２とコントロールシャフト３２の外周面に形成されたキー溝３２２にキー５０３を嵌合することによりコントロールシャフト３２と一体的に回動するように構成されている。この作動レバー５０は、コントロールシャフト３２および上記シフトスリーブ３５を介してシフトレバー３４に連結した作動部材として機能し、図１および図２において左側のケーシング３１ａの下部に形成された開口３１１ａを挿通して配設されている。
【００２３】
ケーシング５１は、図示の実施形態においてはステンレス鋼やアルミニウム合金等の非磁性材によって円筒状に形成されている。作動ロッド５２は、ステンレス鋼等の非磁性材によって構成され、その図５において左端部には切欠溝５２１が形成されており、この切欠溝５２１に作動レバー５０先端部が係合するように構成されている。
【００２４】
磁石可動体５３は、作動ロッド５２の外周面に装着され軸方向両端面に磁極を備えた環状の永久磁石５３１と、該永久磁石５３１の軸方向外側に配設された一対の可動ヨーク５３２、５３３とによって構成されている。図示の実施形態における永久磁石５３１は、図５において右端面がＮ極に着磁され、図５において左端面がＳ極に着磁されている。上記一対の可動ヨーク５３２、５３３は、磁性材によって環状に形成されている。このように構成された磁石可動体５３は、その両側においてそれぞれ作動ロッド５２に装着されたスナップリング５３４、５３５によって位置決めされて、軸方向の移動が規制されている。
【００２５】
上記固定ヨーク５４は、磁性材によって筒状に形成されており、上記ケーシング５１の内周面に装着されている。固定ヨーク５４の内側には、一対のコイル５５、５６が配設されている。この一対のコイル５５、５６は、合成樹脂等の非磁性材によって形成され上記固定ヨーク５４の内周に沿って装着されたボビン５７に捲回されている。一対のコイル５５、５６は、図示しない電源回路に接続するようになっている。図示の実施形態においては、ボビン５７内には一対のコイル５５、５６の両側に磁性体５８１、５８２が配設されている。この磁性体５８１、５８２は、鉄等の磁性材によって環状に形成されている。なお、一対のコイル５５、５６の軸方向長さは、シフトアクチュエータ５の作動ストロークによって適宜設定される。
【００２６】
上記ケーシング５１の両側には、それぞれ端壁６１、６２が装着されている。この端壁６１、６２は、ステンレス鋼やアルミニウム合金或いは適宜の合成樹脂等の非磁性材によって形成されており、それぞれ中心部に上記シフトプランジャ５２が挿通する穴６１１、６２１が設けられている。この穴６１１、６２１を挿通して配設される作動ロッド５２は、穴６１１、６２１の内周面によって軸方向に摺動可能に支持される。なお、端壁６１、６２のそれぞれ外側内周部には切欠部６１２、６２２が形成されており、この切欠部６１２、６２２にそれぞれシール部材６３、６４が装着されている。
【００２７】
図示の実施形態におけるシフトアクチュエータ５は以上のように構成されており、以下その作動について図６を参照して説明する。
【００２８】
シフトアクチュエータ５は以上のように構成されており、上記作動ロッド５２に配設された磁石可動体５３と固定ヨーク５４および一対のコイル５５、５６とによって構成されるリニアモータの原理によって作動する。以下その作動について図５を参照して説明する。
シフトアクチュエータ５においては、図６の（ａ）乃至図６の（ｄ）に示すように永久磁石５３１のＮ極、一方の可動ヨーク５３２、一方のコイル５５、固定ヨーク５４、他方のコイル５６、他方の可動側ヨーク５３３、永久磁石５３１のＳ極を通る磁気回路５３０が形成される。
【００２９】
作動ロッド５２の作動位置が図６の（ａ）に示すニュートラル位置（中立位置）にある状態で、一対のコイル５５、５６に図６の（ａ）で示す方向にそれぞれ反対方向の電流を流すと、フレミングの左手の法則に従って、磁石可動体５３即ち作動ロッド５２には図６の（ａ）において矢印で示すように左方に推力が発生する。この結果、作動ロッド５２が図４において左方に移動し、作動ロッド５２に先端部が係合している作動レバー５０を介してコントロールシャフト３２が図５において時計方向に回動する。これにより、コントロールシャフト３２に装着されたシフトスリーブ３５と一体に構成されたシフトレバー３４が一方向にシフト作動せしめられる。そして、磁石可動体５３即ち作動ロッド５２が図６の（ｂ）で示す位置に達すると、上記シフトストローク位置検出センサ９からの信号に基づいて図示しないコントローラが一方のシフトストロークエンド即ちギヤイン位置まで作動せしめられたと判断して、一対のコイル５５、５６への通電を遮断する。
【００３０】
次に、シフトプランジャ５２の作動位置がニュートラル位置（中立位置）にある状態で、一対のコイル５５、５６に図６の（ｃ）で示す方向（図６の（ａ）と反対方向）にそれぞれ反対方向の電流を流すと、フレミングの左手の法則に従って、磁石可動体５３即ち作動ロッド５２には図６の（ｃ）において矢印で示すように右方に推力が発生する。この結果、作動ロッド５２が図５において右方に移動し、作動ロッド５２に先端部が係合している作動レバー５０を介してコントロールシャフト３２が図５において反時計方向に回動する。これにより、コントロールシャフト３２に装着されたシフトスリーブ３５と一体に構成されたシフトレバー３４が他方向にシフト作動せしめられる。そして、磁石可動体５３即ち作動ロッド５２が図６の（ｄ）で示す位置に達すると、上記シフトストローク位置検出センサ９からの信号に基づいて図示しないコントローラが他方のシフトストロークエンド即ちギヤイン位置まで作動せしめられたと判断して、一対のコイル５５、５６への通電を遮断する。
【００３１】
ここで、上記シフトアクチュエータ５の駆動力について図７を参照して説明する。
図７の（ａ）は磁石可動体５３即ち作動ロッド５２を左方に作動させる際のシフトアクチュエータ５の駆動力を示し、図７の（ｂ）は磁石可動体５３即ち作動ロッド５２を右方に作動させる際のシフトアクチュエータ５の駆動力を示す。図７の（ａ）および図７の（ｂ）おいて、破線（Ｂ）は磁石可動体５３と固定ヨーク５４および一対のコイル５５、５６とによって構成されるリニアモータの原理による推力特性、１点鎖線（Ｃ）は上記永久磁石５３１と磁性体５８１との吸引力、１点鎖線（Ｄ）は永久磁石５３１と磁性体５８２との吸引力、実線（Ａ）は一対のコイル５５、５６に通電したときのシフトアクチュエータ５の駆動力である。即ち、実線（Ａ）で示す一対のコイル５５、５６に通電したときのシフトアクチュエータ５の駆動力は、破線（Ｂ）で示す磁石可動体５３と固定ヨーク５４および一対のコイル５５、５６とによって構成されるリニアモータの原理による推力と１点鎖線（Ｃ）および（Ｄ）で示す永久磁石５３１と磁性体５８１および５８２との吸引力とを合成したものとなる。一方、図示の実施形態におけるシフトアクチュエータ５は、一対のコイル５５、５６の両側に一対の磁性体５８１、５８２が配設されているので、一対のコイル５５、５６への非通電時でも１点鎖線（Ｃ）および（Ｄ）で示す永久磁石５３１と磁性体５８１および５８２との吸引力が働いている。この吸引力は、永久磁石５３１および可動ヨーク５３２、５３３と磁性体５８１または５８２が接近するに従って大きくなり、シフトストロークエンドで最も大きい。図７の（ａ）に示す磁石可動体５３即ち作動ロッド５２を左方に作動させる際には、１点鎖線（Ｃ）で示す永久磁石５３１と磁性体５８１との吸引力が図６の（ｄ）で示すギヤイン位置におけるニュートラル位置側への移動、即ち変速機のギヤ抜けを阻止する力、即ち自己保持機能として働く。一方、図７の（ｂ）に示す磁石可動体５３即ち作動ロッド５２を右方に作動させる際には、１点鎖線（Ｄ）で示す永久磁石５３１と磁性体５８２との吸引力が図６の（ｂ）で示すギヤイン位置におけるニュートラル位置側への移動、即ち変速機のギヤ抜けを阻止する力、即ち自己保持機能として働く。一般に、変速機のシフト機構はギヤ抜けを防止するために、シフトストロークエンド即ちギヤイン位置に作動された状態を保持するためのディテント機構を備えているが、図示の実施形態におけるシフトストロークエンド付近での永久磁石５３１と磁性体５８１または５８２との吸引力はディテント機能として働くことになる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明による変速操作装置は以上のように構成されているので、以下に述べる作用効果を奏する。
【００３３】
即ち、本発明によれば、変速操作装置を構成するセレクトアクチュエータがケーシングと、該ケーシング内に軸方向に摺動可能に配設されシフトレバーを支持するシフトレバー支持部材と、該シフトレバー支持部材の外周に配設された磁石可動体と、該磁石可動体を包囲して配設された筒状の固定ヨークと、該固定ヨークの内側に配設された一対のコイルと、該一対のコイルに供給する電力量に対応してシフトレバー支持部材に発生する推力に応じてシフトレバー支持部材の作動位置を規制するセレクト位置規制手段とを具備しており、該一対のコイルの両側に磁性体が配設されているので、セレクトストロークエンド付近で磁石可動体と磁性体との吸引力が作用するため、セレクトストロークエンド付近でも十分に余裕駆動力を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成された変速操作装置を示す断面図。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図。
【図３】図１に示す変速操作装置を構成するセレクトアクチュエータの作動状態を示す説明図。
【図４】図１に示す変速操作装置を構成するセレクトアクチュエータの駆動力を示す説明図。
【図５】図１におけるＢ−Ｂ線断面図。
【図６】図４に示すシフトアクチュエータの作動状態を示す説明図。
【図７】図１に示すシフトアクチュエータの駆動力を示す説明図。
【符号の説明】
２：変速操作装置
３：セレクトアクチュエータ
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ：ケーシング
３２：コントロールシャフト
３３ａ、３３ｂ：軸受
３４：シフトレバー
３５：シフトスリーブ
３６：磁石可動体
３６１：永久磁石
３６２、３６３：可動ヨーク
３９：固定ヨーク
４０、４１：コイル
４２：ボビン
４７：第１のセレクト位置規制手段
４８：第２のセレクト位置規制手段
４９１、４９２：磁性体
５：シフトアクチュエータ
５０：作動レバー
５１：ケーシング
５２：作動ロッド
５３：磁石可動体
５３１：永久磁石
５３２、５３３：可動ヨーク
５４：固定ヨーク
５５、５６：コイル
５７：ボビン
５８１、５８２：磁性体
８：セレクト位置検出センサ
９：シフトストローク位置検出センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載された変速機の変速操作を行うための変速操作装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
変速機の変速操作を行う変速操作装置は、シフトレバーをセレクト方向に作動するセレクトアクチュエータと、該シフトレバーをシフト方向に作動するシフトアクチュエータとからなっている。
このようなセレクトアクチュエータおよびシフトアクチュエータとしては、一般に空気圧や油圧等の流体圧を作動源とした流体圧シリンダが用いられている。
この流体圧シリンダを用いたセレクトアクチュエータおよびシフトアクチュエータは、流体圧源と各アクチュエータとを接続する配管が必要であるとともに、作動流体の流路を切り換えるための電磁切り換え弁を配設する必要があり、これらを配置するためのスペースを要するとともに、装置全体の重量が重くなるという問題がある。
また近年、圧縮空気源や油圧源を具備していない車両に搭載する変速機の変速操作装置として、電動モータによって構成したセレクトアクチュエータおよびシフトアクチュエータが提案されている。電動モータによって構成したセレクトアクチュエータおよびシフトアクチュエータは、流体圧シリンダを用いたアクチュエータのように流体圧源と接続する配管や電磁切り換え弁を用いる必要がないので、装置全体をコンパクトで且つ軽量に構成することができる。しかるに、電動モータを用いたアクチュエータにおいては、所定の作動力を得るために減速機構が必要となる。この減速機構としては、ボールネジ機構を用いたものと、歯車機構を用いたものが提案されている。これらボールネジ機構および歯車機構を用いたアクチュエータは、ボールネジ機構および歯車機構の耐久性および電動モータの耐久性、作動速度において必ずしも満足し得るものではない。
【０００３】
そこで、本出願人は、耐久性に優れ、かつ、作動速度が速いセレクトアクチュエータを備えた変速操作装置を、特願２００１−０１３１６２として提案した。
この変速操作装置は、セレクトアクチュエータがケーシングと、該ケーシング内に回転可能に配設され該シフトアクチュエータによってシフト方向に回動せしめられるコントロールシャフトと、該コントロールシャフトに軸方向に摺動可能に配設され該シフトレバーと一体的に構成されたシフトレバー支持部材としての筒状のシフトスリーブと、該シフトスリーブの外周面に配設された磁石可動体と、該磁石可動体を包囲して配設された筒状の固定ヨークと、該固定ヨークの内側に配設された一対のコイルとによって構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
而して、セレクトアクチュエータはシフトレバーを所定のセレクト位置に確実に位置付ける必要があり、上記変速操作装置におけるセレクトアクチュエータにおいては上記一対のコイルに供給する電力量に対応して上記シフトレバー支持部材としてのシフトスリーブに発生する推力に応じてシフトスリーブの作動位置を規制するセレクト位置規制手段を具備している。しかるに、セレクト位置規制手段はばね力を利用するため、このばね力がセレクト方向への移動に従って増大する。このため、セレクトストロークエンド付近ではセレクトアクチュエータの余裕駆動力が無くなり、作動不能となる場合が生ずる。これを回避するためには、上記一対のコイルに供給する電力量を増大しなければならず、電力の損失となる。
【０００５】
本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その主たる技術的課題は、セレクトストロークエンド付近で駆動力を付加することができるセレクトアクチュエータを備えた変速操作装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記主たる技術的課題を解決するために、
「変速機のシフトレバーをセレクト方向に作動するセレクトアクチュエータと、該シフトレバーをシフト方向に作動するシフトアクチュエータとを有する変速操作装置であって、該セレクトアクチュエータは、ケーシングと、該ケーシング内に軸方向に摺動可能に配設され該シフトレバーを支持するシフトレバー支持部材と、該シフトレバー支持部材の外周面に配設された磁石可動体と、該磁石可動体を包囲して該ケーシングの内周面に配設された筒状の固定ヨークと、該固定ヨークの内側に配設された一対のコイルと、該一対のコイルに供給する電力量に対応して該シフトレバー支持部材に発生する推力に応じて該シフトレバー支持部材の作動位置を規制するセレクト位置規制手段とを具備しており、
該一対のコイルの両側に磁性体が配設されている」
ことを特徴とする変速操作装置が提供される。
【０００７】
上記磁性体は、上記一対のコイルが捲回されたボビン内に配設されているとともに、上記磁石可動体が上記シフトレバー支持部材の段部により位置決めされていることが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成された変速操作装置の好適実施形態を図示している添付図面を参照して、更に詳細に説明する。
【０００９】
図１は本発明に従って構成された変速操作装置を示す断面図、図２は図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
図示の実施形態における変速操作装置２は、セレクトアクチュエータ３とシフトアクチュエータ５とから構成されている。セレクトアクチュエータ３は、円筒状に形成された３個のケーシング３１ａ、３１ｂ、３１ｃを具備している。この３個のケーシング３１ａ、３１ｂ、３１ｃ内にはコントロールシャフト３２が配設されており、該コントロールシャフト３２の両端部が両側のケーシング３１ａおよび３１ｃに軸受３３ａおよび３３ｂを介して回転可能に支持されている。コントロールシャフト３２の中間部にはスプライン３２１が形成されており、該スプライン３２１部にシフトレバー３４と一体的に構成された筒状のシフトスリーブ３５が軸方向に摺動可能にスプライン嵌合している。従って、シフトスリーブ３５は、ケーシング内に軸方向に摺動可能に配設されシフトレバーを支持するシフトレバー支持部材として機能する。このシフトレバー３４およびシフトスリーブ３５はステンレス鋼等の非磁性材によって構成されており、シフトレバー３４は中央のケーシング３１ｂの下部に形成された開口３１１ｂを挿通して配設されている。シフトレバー３４の先端部は、第１のセレクト位置ＳＰ１、第２のセレクト位置ＳＰ２、第３のセレクト位置ＳＰ３、第４のセレクト位置ＳＰ４に配設された図示しない変速機のシフト機構を構成する各シフトロッドにそれぞれ装着されたシフトブロック３０１、３０２、３０３、３０４と適宜係合するようになっている。
【００１０】
上記シフトスリーブ３５の外周面には、磁石可動体３６が配設されている。この磁石可動体３６は、シフトスリーブ３５の外周面に装着され軸方向両端面に磁極を備えた環状の永久磁石３６１と、該永久磁石３６１の軸方向外側に配設された一対の可動ヨーク３６２、３６３とによって構成されている。図示の実施形態における永久磁石３６１は、図１および図２において右端面がＮ極に着磁され、図１および図２において左端面がＳ極に着磁されている。上記一対の可動ヨーク３６２、３６３は、磁性材によって環状に形成されている。このように構成された磁石可動体３６は、一方（図１および図２において右側）の可動ヨーク３６２の図１および図２において右端がシフトスリーブ３５に形成された段部３５１に位置決めされ、他方（図１および図２において左側）の可動ヨーク３６３の図１および図２において左端がシフトスリーブ３５に装着されたスナップリング３７によって位置決めされて、軸方向の移動が規制されている。磁石可動体３６の外周側には、磁石可動体３６を包囲して固定ヨーク３９が配設されている。この固定ヨーク３９は、磁性材によって筒状に形成されており、上記中央のケーシング３１ｂの内周面に装着されている。固定ヨーク３９の内側には、一対のコイル４０、４１が配設されている。この一対のコイル４０、４１は、合成樹脂等の非磁性材によって形成され上記固定ヨーク３９の内周に沿って装着されたボビン４２に捲回されている。図示の実施形態においては、ボビン４２内には一対のコイル４０、４１の両側に磁性体４９１、４９２が配設されている。この磁性体４９１、４９２は、鉄等の磁性材によって環状に形成されている。なお、一対のコイル４０、４１は、図示しない電源回路に接続するようになっている。また、コイル４０の軸方向長さは、上記第１のセレクト位置ＳＰ１から第４のセレクト位置ＳＰ４までのセレクト長さに略対応した長さに設定されている。上記固定ヨーク３９の両側には、それぞれ非磁性材からなる端壁４３、４４が装着されている。この端壁４３、４４の内周部には、上記シフトスリーブ３５の外周面に接触するシール部材４５、４６がそれぞれ装着されている。
【００１１】
セレクトアクチュエータ３は以上のように構成されており、上記シフトスリーブ３５に配設された磁石可動体３６と固定ヨーク３９および一対のコイル４０、４１とによって構成されるリニアモータの原理によって作動する。以下その作動について図３を参照して説明する。
第１の実施形態におけるセレクトアクチュエータ３においては、図３の（ａ）および図３の（ｂ）に示すように永久磁石３６１のＮ極、一方の可動ヨーク３６２、一方のコイル４０、固定ヨーク３９、他方のコイル４１、他方の可動側ヨーク３６３、永久磁石３６１のＳ極を通る磁気回路３６８が形成される。このような状態において、一対のコイル４０、４１に図３の（ａ）で示す方向にそれぞれ反対方向の電流を流すと、フレミングの左手の法則に従って、磁石可動体３６即ちシフトスリーブ３５には図３の（ａ）において矢印で示すように右方に推力が発生する。一方、一対のコイル４０、４１に図３の（ｂ）で示すように図３の（ａ）と反対方向に電流を流すと、フレミングの左手の法則に従って、磁石可動体３６即ちシフトスリーブ３５には図３の（ｂ）において矢印で示すように左方に推力が発生する。上記磁石可動体３６即ちシフトスリーブ３５に発生する推力の大きさは、一対のコイル４０、４１に供給する電力量によって決まる。
【００１２】
図示の実施形態におけるセレクトアクチュエータ３は、上記磁石可動体３６即ちシフトスリーブ３５に作用する推力の大きさと協働してシフトレバー３４を上記第１のセレクト位置ＳＰ１、第２のセレクト位置ＳＰ２、第３のセレクト位置ＳＰ３、第４のセレクト位置ＳＰ４に位置規制するための第１のセレクト位置規制手段４７および第２のセレクト位置規制手段４８を具備している。第１のセレクト位置規制手段４７は、中央のケーシング３１ｂの図１および図２において右端部に所定の間隔を置いて装着されたスナップリング４７１、４７２と、該スナップリング４７１と４７２との間に配設された圧縮コイルばね４７３と、該圧縮コイルばね４７３と一方のスナップリング４７１との間に配設された移動リング４７４と、該移動リング４７４が図１および図２において右方に所定量移動したとき当接して移動リング４７４の移動を規制するストッパ４７５とからなっている。
【００１３】
以上のように構成された第１のセレクト位置規制手段４７は、図１および図２に示す状態から上記一対のコイル４０、４１に例えば２．４Ｖの電圧で図３の（ａ）に示すように電流を流すと、磁石可動体３６即ちシフトスリーブ３５が図１および図２において右方に移動し、シフトスリーブ３５の図１および図２において右端が移動リング４７４に当接して位置規制される。この状態においては、磁石可動体３６即ちシフトスリーブ３５に作用する推力よりコイルばね４７３のばね力の方が大きくなるように設定されており、このため、移動リング４７４に当接したシフトスリーブ３５は移動リング４７４が一方のスナップリング４７１に当接した位置に停止せしめられる。このとき、シフトスリーブ３５と一体に構成されたシフトレバー３４は、第２のセレクト位置ＳＰ２に位置付けされる。次に、上記一対のコイル４０、４１に例えば４．８Ｖの電圧で図３の（ａ）に示すように電流を流すと、ヨーク３６即ちシフトスリーブ３５に作用する推力がコイルばね４７３のばね力より大きくなるように設定されており、このため、シフトスリーブ３５は移動リング４７４と当接した後にコイルばね４７３のばね力に抗して図１および図２において右方に移動し、移動リング４７４がストッパ４７５に当接した位置で停止される。このとき、シフトスリーブ３５と一体に構成されたシフトレバー３４は、第１のセレクト位置ＳＰ１に位置付けされる。
【００１４】
次に、上記第２のセレクト位置規制手段４８について説明する。
第２のセレクト位置規制手段４８は、中央のケーシング３１ｂの図１および図２において左端部に所定の間隔を置いて装着されたスナップリング４８１、４８２と、該スナップリング４８１と４８２との間に配設されたコイルばね４８３と、該コイルばね４８３と一方のスナップリング４８１との間に配設された移動リング４８４と、該移動リング４８４が図１および図２において左方に所定量移動したとき当接して移動リング４８４の移動を規制するストッパ４８５とからなっている。
【００１５】
以上のように構成された第２のセレクト位置規制手段４８は、図１および図２に示す状態から上記一対のコイル４０、４１に例えば２．４Ｖの電圧で図３の（ｂ）に示すように電流を流すと、磁石可動体３６即ちシフトスリーブ３５が図１および図２において左方に移動し、シフトスリーブ３５の図１および図２において左端が移動リング４８４に当接して位置規制される。この状態においては、永久磁石３６１即ちシフトスリーブ３５に作用する推力よりコイルばね４８３のばね力の方が大きくなるように設定されており、このため、移動リング４８４に当接したシフトスリーブ３５は移動リング４８４が一方のスナップリング４８１に当接した位置に停止せしめられる。このとき、シフトスリーブ３５と一体に構成されたシフトレバー３４は、第３のセレクト位置ＳＰ３に位置付けされる。次に、上記一対のコイル４０、４１に例えば４．８Ｖの電圧で図３の（ｂ）に示すように電流を流すと、磁石可動体３６即ちシフトスリーブ３５に作用する推力がコイルばね４８３のばね力より大きくなるように設定されており、このため、シフトスリーブ３５は移動リング４８４と当接した後にコイルばね４８３のばね力に抗して図１および図２において左方に移動し、移動リング４８４がストッパ４８５に当接した位置で停止される。このとき、シフトスリーブ３５と一体に構成されたシフトレバー３４は、第４のセレクト位置ＳＰ４に位置付けされる。
以上のように、図示の実施形態においては第１のセレクト位置規制手段４７および第２のセレクト位置規制手段４８を設けたので、一対のコイル４０、４１に供給する電力量を制御することにより、位置制御することなくシフトレバー３４を所定のセレクト位置に位置付けることが可能となる。
【００１６】
ここで、上記セレクトアクチュエータ３の駆動力について図４を参照して説明する。
図４の（ａ）は磁石可動体３６即ちシフトスリーブ３５を右方に作動させる際のセレクトアクチュエータ３の駆動力を示し、図４の（ｂ）は磁石可動体３６即ちシフトスリーブ３５を左方に作動させる際のセレクトアクチュエータ３の駆動力を示す。図４の（ａ）および図４の（ｂ）おいて、破線（Ｂ）は磁石可動体３６と固定ヨーク３９および一対のコイル４０、４１とによって構成されるリニアモータの原理による推力特性、１点鎖線（Ｃ）は上記永久磁石３６１と磁性体４９１との吸引力、１点鎖線（Ｄ）は上記永久磁石３６１と磁性体４９２との吸引力、２点鎖線（Ｅ）は上記第１のセレクト位置規制手段４７のコイルばね４７３の推力特性、２点鎖線（Ｆ）は上記第２のセレクト位置規制手段４８のコイルばね４８３の推力特性、実線（Ａ）は一対のコイル４０、４１に通電したときのセレクトアクチュエータ３の駆動力である。即ち、実線（Ａ）で示す一対のコイル４０、４１に通電したときのセレクトアクチュエータ３の駆動力は、破線（Ｂ）で示す磁石可動体３６と固定ヨーク３９および一対のコイル４０、４１とによって構成されるリニアモータの原理による推力と、１点鎖線（Ｃ）および（Ｄ）で示す永久磁石３６１と磁性体４９１および４９２との吸引力、および２点鎖線（Ｅ）および（Ｆ）で示すコイルばね４７３および４８３の推力とを合成したものとなる。図４の（ａ）および図４の（ｂ）において、破線（Ｂ）で示す磁石可動体３６と固定ヨーク３９および一対のコイル４０、４１とによって構成されるリニアモータの原理による推力特性は、一対のコイル４０、４１に例えば４．８Ｖの電圧を印加したときの推力特性である。なお、一対のコイル４０、４１に例えば２．４Ｖの電圧を印加したときの推力は、第２のセレクト位置ＳＰ２および第３のセレクト位置ＳＰ３における第１のセレクト位置規制手段４７のコイルばね４７３および第２のセレクト位置規制手段４８のコイルばね４８３の推力より小さく設定されている。
【００１７】
図４の（ａ）で示すように磁石可動体３６即ちシフトスリーブ３５を右方に作動させる際には、１点鎖線（Ｄ）で示す永久磁石３６１と磁性体４９２との吸引力がマイナス（−）として作用し、１点鎖線（Ｃ）で示す永久磁石３６１と磁性体４９１との吸引力がプラス（＋）として作用する。一方、磁石可動体３６即ちシフトスリーブ３５を右方に作動させる際には、２点鎖線（Ｆ）で示す第２のセレクト位置規制手段４８のコイルばね４８３の推力がプラス（＋）として作用し、２点鎖線（Ｅ）で示す第１のセレクト位置規制手段４７のコイルばね４７３の推力がマイナス（−）として作用する。従って、第４のセレクト位置ＳＰ４から第３のセレクト位置ＳＰ３までは、第２のセレクト位置規制手段４８のコイルばね４８３の推力がプラス（＋）として作用するので、セレクトアクチュエータ３の駆動力は十分であり、第４のセレクト位置ＳＰ４から第２のセレクト位置ＳＰ２までは一対のコイル４０、４１に印加する電圧が例えば２．４Ｖでも問題ない。一方、第２のセレクト位置ＳＰ２から第１のセレクト位置ＳＰ１に向かっては２点鎖線（Ｅ）で示す第１のセレクト位置規制手段４７のコイルばね４７３の推力がマイナス（−）として作用するので、第１のセレクト位置ＳＰ１即ちセレクトストロークエンド付近では破線（Ｂ）で示す磁石可動体３６と固定ヨーク３９および一対のコイル４０、４１とによって構成されるリニアモータの原理による推力だけでは駆動力がでない。しかるに、図示の実施形態においては、第１のセレクト位置ＳＰ１即ちセレクトストロークエンド付近において１点鎖線（Ｃ）で示す永久磁石３６１と磁性体４９１との吸引力がプラス（＋）として作用するので、図４の（ａ）に示すように磁石可動体３６即ちシフトスリーブ３５を右方に作動させる際にはセレクトアクチュエータ３の駆動力（Ａ）はセレクトストロークエンドである第１のセレクト位置ＳＰ１においても十分に余裕駆動力を有する。
【００１８】
次に、図４の（ｂ）に基づいて磁石可動体３６即ちシフトスリーブ３５を左方に作動させる場合について説明する。
磁石可動体３６即ちシフトスリーブ３５を左方に作動させる際には、１点鎖線（Ｃ）で示す永久磁石３６１と磁性体４９１との吸引力がマイナス（−）として作用し、１点鎖線（Ｄ）で示す永久磁石３６１と磁性体４９２との吸引力がプラス（＋）として作用する。一方、磁石可動体３６即ちシフトスリーブ３５を左方に作動させる際には、２点鎖線（Ｅ）で示すように第１のセレクト位置規制手段４７のコイルばね４７３の推力がプラス（＋）として作用し、２点鎖線（Ｆ）で示すように第２のセレクト位置規制手段４８のコイルばね４８３の推力がマイナス（−）として作用する。従って、第１のセレクト位置ＳＰ１から第２のセレクト位置ＳＰ２までは、第１のセレクト位置規制手段４７のコイルばね４７３の推力がプラス（＋）として作用するので、セレクトアクチュエータ３の駆動力は十分であり、第１のセレクト位置ＳＰ１から第３のセレクト位置ＳＰ３までは一対のコイル４０、４１に印加する電圧が例えば２．４Ｖでも問題ない。一方、第３のセレクト位置ＳＰ３から第４のセレクト位置ＳＰ４に向かっては２点鎖線（Ｆ）で示すように第２のセレクト位置規制手段４８のコイルばね４８３の推力がマイナス（−）として作用するので、第４のセレクト位置ＳＰ４即ちセレクトストロークエンド付近では破線（Ｂ）で示す磁石可動体３６と固定ヨーク３９および一対のコイル４０、４１とによって構成されるリニアモータの原理による推力だけでは駆動力がでない。しかるに、図示の実施形態においては、第４のセレクト位置ＳＰ４即ちセレクトストロークエンド付近において１点鎖線（Ｄ）で示す永久磁石３６１と磁性体４９１との吸引力がプラス（＋）として作用するので、図４の（ｂ）に示す磁石可動体３６即ちシフトスリーブ３５を左方に作動させる際にはセレクトアクチュエータ３の駆動力（Ａ）はセレクトストロークエンドである第４のセレクト位置ＳＰ４においても十分に余裕駆動力を有する。
【００１９】
図１および図２に戻って説明を続ける。図示の実施形態における変速操作装置は、上記シフトレバー３４と一体に構成されたシフトスリーブ３５の位置、即ちセレクト方向の位置を検出するためのセレクト位置検出センサ８を具備している。このセレクト位置検出センサ８はポテンショメータからなり、その回動軸８１にレバー８２の一端部が取り付けられており、このレバー８２の他端部に取り付けられた係合ピン８３が上記シフトスリーブ３５に設けられた係合溝３５２に係合している。従って、シフトスリーブ３５が図２において左右に移動すると、レバー８２が回動軸８１を中心として揺動するため、回動軸８１が回動してシフトスリーブ３５の作動位置、即ちセレクト方向位置を検出することができる。このセレクト位置検出センサ８からの信号に基づいて、図示しないコントローラにより上記セレクトアクチュエータ３のコイル４０、４１に印加する電圧および電流の方向を制御することによって、上記シフトレバー３４を所望のセレクト位置に位置付けることができる。
【００２０】
また、図示の実施形態における変速操作装置２は、上記シフトレバー３４と一体に構成されたシフトスリーブ３５を装着したコントロールシャフト３２の回動位置、即ちシフトストローク位置を検出するシフトストローク位置検出センサ９を具備している。このシフトストローク位置検出センサ９はポテンショメータからなり、その回動軸９１が上記コントロールシャフト３２に連結されている。従って、コントロールシャフト３２が回動すると回動軸９１が回動してコントロールシャフト３２の回動位置、即ちシフトストローク位置を検出することができる。
【００２１】
上述した図示の実施形態におけるセレクトアクチュエータ３においては、シフトレバー３４を支持するシフトレバー支持部材としてのシフトスリーブ３５をコントロールシャフト３２に軸方向に摺動可能に装着した例を示したが、シフトレバー３４をコントロールシャフト３２に直接取り付け、コントロールシャフト３２を軸方向に摺動可能に配設してもよい。この場合は、コントロールシャフト３２がケーシング内に軸方向に摺動可能に配設されシフトレバーを支持するシフトレバー支持部材として機能する。
【００２２】
次に、本発明に従って構成されたシフトアクチュエータについて、主に図５を参照して説明する。図５は図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。
図５に示すシフトアクチュエータ５は、ケーシング５１と、該ケーシング５１の中心部に配設され上記セレクトアクチュエータ３のケーシング３１ａ、３１ｂ、３１ｃ内に配設されたコントロールシャフト３２に装着された作動レバー５０と係合する作動ロッド５２と、該作動ロッド５２の外周面に配設された磁石可動体５３と、該磁石可動体５３を包囲してケーシング５１の内側に配設された筒状の固定ヨーク５４と、該固定ヨーク５４の内側に軸方向に併設された一対のコイル５５、５６とを具備している。なお、上記作動ロッド５２と係合する作動レバー５０は、その基部にコントロールシャフト３２と嵌合する穴５０１を備えており、該穴５０１の内周面に形成されたキー溝５０２とコントロールシャフト３２の外周面に形成されたキー溝３２２にキー５０３を嵌合することによりコントロールシャフト３２と一体的に回動するように構成されている。この作動レバー５０は、コントロールシャフト３２および上記シフトスリーブ３５を介してシフトレバー３４に連結した作動部材として機能し、図１および図２において左側のケーシング３１ａの下部に形成された開口３１１ａを挿通して配設されている。
【００２３】
ケーシング５１は、図示の実施形態においてはステンレス鋼やアルミニウム合金等の非磁性材によって円筒状に形成されている。作動ロッド５２は、ステンレス鋼等の非磁性材によって構成され、その図５において左端部には切欠溝５２１が形成されており、この切欠溝５２１に作動レバー５０先端部が係合するように構成されている。
【００２４】
磁石可動体５３は、作動ロッド５２の外周面に装着され軸方向両端面に磁極を備えた環状の永久磁石５３１と、該永久磁石５３１の軸方向外側に配設された一対の可動ヨーク５３２、５３３とによって構成されている。図示の実施形態における永久磁石５３１は、図５において右端面がＮ極に着磁され、図５において左端面がＳ極に着磁されている。上記一対の可動ヨーク５３２、５３３は、磁性材によって環状に形成されている。このように構成された磁石可動体５３は、その両側においてそれぞれ作動ロッド５２に装着されたスナップリング５３４、５３５によって位置決めされて、軸方向の移動が規制されている。
【００２５】
上記固定ヨーク５４は、磁性材によって筒状に形成されており、上記ケーシング５１の内周面に装着されている。固定ヨーク５４の内側には、一対のコイル５５、５６が配設されている。この一対のコイル５５、５６は、合成樹脂等の非磁性材によって形成され上記固定ヨーク５４の内周に沿って装着されたボビン５７に捲回されている。一対のコイル５５、５６は、図示しない電源回路に接続するようになっている。図示の実施形態においては、ボビン５７内には一対のコイル５５、５６の両側に磁性体５８１、５８２が配設されている。この磁性体５８１、５８２は、鉄等の磁性材によって環状に形成されている。なお、一対のコイル５５、５６の軸方向長さは、シフトアクチュエータ５の作動ストロークによって適宜設定される。
【００２６】
上記ケーシング５１の両側には、それぞれ端壁６１、６２が装着されている。この端壁６１、６２は、ステンレス鋼やアルミニウム合金或いは適宜の合成樹脂等の非磁性材によって形成されており、それぞれ中心部に上記シフトプランジャ５２が挿通する穴６１１、６２１が設けられている。この穴６１１、６２１を挿通して配設される作動ロッド５２は、穴６１１、６２１の内周面によって軸方向に摺動可能に支持される。なお、端壁６１、６２のそれぞれ外側内周部には切欠部６１２、６２２が形成されており、この切欠部６１２、６２２にそれぞれシール部材６３、６４が装着されている。
【００２７】
図示の実施形態におけるシフトアクチュエータ５は以上のように構成されており、以下その作動について図６を参照して説明する。
【００２８】
シフトアクチュエータ５は以上のように構成されており、上記作動ロッド５２に配設された磁石可動体５３と固定ヨーク５４および一対のコイル５５、５６とによって構成されるリニアモータの原理によって作動する。以下その作動について図５を参照して説明する。
シフトアクチュエータ５においては、図６の（ａ）乃至図６の（ｄ）に示すように永久磁石５３１のＮ極、一方の可動ヨーク５３２、一方のコイル５５、固定ヨーク５４、他方のコイル５６、他方の可動側ヨーク５３３、永久磁石５３１のＳ極を通る磁気回路５３０が形成される。
【００２９】
作動ロッド５２の作動位置が図６の（ａ）に示すニュートラル位置（中立位置）にある状態で、一対のコイル５５、５６に図６の（ａ）で示す方向にそれぞれ反対方向の電流を流すと、フレミングの左手の法則に従って、磁石可動体５３即ち作動ロッド５２には図６の（ａ）において矢印で示すように左方に推力が発生する。この結果、作動ロッド５２が図４において左方に移動し、作動ロッド５２に先端部が係合している作動レバー５０を介してコントロールシャフト３２が図５において時計方向に回動する。これにより、コントロールシャフト３２に装着されたシフトスリーブ３５と一体に構成されたシフトレバー３４が一方向にシフト作動せしめられる。そして、磁石可動体５３即ち作動ロッド５２が図６の（ｂ）で示す位置に達すると、上記シフトストローク位置検出センサ９からの信号に基づいて図示しないコントローラが一方のシフトストロークエンド即ちギヤイン位置まで作動せしめられたと判断して、一対のコイル５５、５６への通電を遮断する。
【００３０】
次に、シフトプランジャ５２の作動位置がニュートラル位置（中立位置）にある状態で、一対のコイル５５、５６に図６の（ｃ）で示す方向（図６の（ａ）と反対方向）にそれぞれ反対方向の電流を流すと、フレミングの左手の法則に従って、磁石可動体５３即ち作動ロッド５２には図６の（ｃ）において矢印で示すように右方に推力が発生する。この結果、作動ロッド５２が図５において右方に移動し、作動ロッド５２に先端部が係合している作動レバー５０を介してコントロールシャフト３２が図５において反時計方向に回動する。これにより、コントロールシャフト３２に装着されたシフトスリーブ３５と一体に構成されたシフトレバー３４が他方向にシフト作動せしめられる。そして、磁石可動体５３即ち作動ロッド５２が図６の（ｄ）で示す位置に達すると、上記シフトストローク位置検出センサ９からの信号に基づいて図示しないコントローラが他方のシフトストロークエンド即ちギヤイン位置まで作動せしめられたと判断して、一対のコイル５５、５６への通電を遮断する。
【００３１】
ここで、上記シフトアクチュエータ５の駆動力について図７を参照して説明する。
図７の（ａ）は磁石可動体５３即ち作動ロッド５２を左方に作動させる際のシフトアクチュエータ５の駆動力を示し、図７の（ｂ）は磁石可動体５３即ち作動ロッド５２を右方に作動させる際のシフトアクチュエータ５の駆動力を示す。図７の（ａ）および図７の（ｂ）おいて、破線（Ｂ）は磁石可動体５３と固定ヨーク５４および一対のコイル５５、５６とによって構成されるリニアモータの原理による推力特性、１点鎖線（Ｃ）は上記永久磁石５３１と磁性体５８１との吸引力、１点鎖線（Ｄ）は永久磁石５３１と磁性体５８２との吸引力、実線（Ａ）は一対のコイル５５、５６に通電したときのシフトアクチュエータ５の駆動力である。即ち、実線（Ａ）で示す一対のコイル５５、５６に通電したときのシフトアクチュエータ５の駆動力は、破線（Ｂ）で示す磁石可動体５３と固定ヨーク５４および一対のコイル５５、５６とによって構成されるリニアモータの原理による推力と１点鎖線（Ｃ）および（Ｄ）で示す永久磁石５３１と磁性体５８１および５８２との吸引力とを合成したものとなる。一方、図示の実施形態におけるシフトアクチュエータ５は、一対のコイル５５、５６の両側に一対の磁性体５８１、５８２が配設されているので、一対のコイル５５、５６への非通電時でも１点鎖線（Ｃ）および（Ｄ）で示す永久磁石５３１と磁性体５８１および５８２との吸引力が働いている。この吸引力は、永久磁石５３１および可動ヨーク５３２、５３３と磁性体５８１または５８２が接近するに従って大きくなり、シフトストロークエンドで最も大きい。図７の（ａ）に示す磁石可動体５３即ち作動ロッド５２を左方に作動させる際には、１点鎖線（Ｃ）で示す永久磁石５３１と磁性体５８１との吸引力が図６の（ｄ）で示すギヤイン位置におけるニュートラル位置側への移動、即ち変速機のギヤ抜けを阻止する力、即ち自己保持機能として働く。一方、図７の（ｂ）に示す磁石可動体５３即ち作動ロッド５２を右方に作動させる際には、１点鎖線（Ｄ）で示す永久磁石５３１と磁性体５８２との吸引力が図６の（ｂ）で示すギヤイン位置におけるニュートラル位置側への移動、即ち変速機のギヤ抜けを阻止する力、即ち自己保持機能として働く。一般に、変速機のシフト機構はギヤ抜けを防止するために、シフトストロークエンド即ちギヤイン位置に作動された状態を保持するためのディテント機構を備えているが、図示の実施形態におけるシフトストロークエンド付近での永久磁石５３１と磁性体５８１または５８２との吸引力はディテント機能として働くことになる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明による変速操作装置は以上のように構成されているので、以下に述べる作用効果を奏する。
【００３３】
即ち、本発明によれば、変速操作装置を構成するセレクトアクチュエータがケーシングと、該ケーシング内に軸方向に摺動可能に配設されシフトレバーを支持するシフトレバー支持部材と、該シフトレバー支持部材の外周に配設された磁石可動体と、該磁石可動体を包囲して配設された筒状の固定ヨークと、該固定ヨークの内側に配設された一対のコイルと、該一対のコイルに供給する電力量に対応してシフトレバー支持部材に発生する推力に応じてシフトレバー支持部材の作動位置を規制するセレクト位置規制手段とを具備しており、該一対のコイルの両側に磁性体が配設されているので、セレクトストロークエンド付近で磁石可動体と磁性体との吸引力が作用するため、セレクトストロークエンド付近でも十分に余裕駆動力を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成された変速操作装置を示す断面図。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図。
【図３】図１に示す変速操作装置を構成するセレクトアクチュエータの作動状態を示す説明図。
【図４】図１に示す変速操作装置を構成するセレクトアクチュエータの駆動力を示す説明図。
【図５】図１におけるＢ−Ｂ線断面図。
【図６】図４に示すシフトアクチュエータの作動状態を示す説明図。
【図７】図１に示すシフトアクチュエータの駆動力を示す説明図。
【符号の説明】
２：変速操作装置
３：セレクトアクチュエータ
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ：ケーシング
３２：コントロールシャフト
３３ａ、３３ｂ：軸受
３４：シフトレバー
３５：シフトスリーブ
３６：磁石可動体
３６１：永久磁石
３６２、３６３：可動ヨーク
３９：固定ヨーク
４０、４１：コイル
４２：ボビン
４７：第１のセレクト位置規制手段
４８：第２のセレクト位置規制手段
４９１、４９２：磁性体
５：シフトアクチュエータ
５０：作動レバー
５１：ケーシング
５２：作動ロッド
５３：磁石可動体
５３１：永久磁石
５３２、５３３：可動ヨーク
５４：固定ヨーク
５５、５６：コイル
５７：ボビン
５８１、５８２：磁性体
８：セレクト位置検出センサ
９：シフトストローク位置検出センサ
Claims (2)
- 変速機のシフトレバーをセレクト方向に作動するセレクトアクチュエータと、該シフトレバーをシフト方向に作動するシフトアクチュエータとを有する変速操作装置であって、
該セレクトアクチュエータは、ケーシングと、該ケーシング内に軸方向に摺動可能に配設され該シフトレバーを支持するシフトレバー支持部材と、該シフトレバー支持部材の外周面に配設された磁石可動体と、該磁石可動体を包囲して該ケーシングの内周面に配設された筒状の固定ヨークと、該固定ヨークの内側に配設された一対のコイルと、該一対のコイルに供給する電力量に対応して該シフトレバー支持部材に発生する推力に応じて該シフトレバー支持部材の作動位置を規制するセレクト位置規制手段とを具備しており、
該一対のコイルの両側に磁性体が配設されている、ことを特徴とする変速操作装置。 - 該磁性体は、該一対のコイルが捲回されたボビン内に配設されているとともに、該磁石可動体が該シフトレバー支持部材の段部により位置決めされている、請求項１記載の変速操作装置。
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