(57)【要約】【課題】高い寸法精度を必要とせずに検出精度を向上させる。【解決手段】回転伝達機構１は、変速ギヤ２１、２２、２３とスリーブ５１、５２、５３の互いの対向面２５、５５に設けられたギヤ歯部２６およびスリーブ歯部５６の嵌合および離脱を切り替える。回転伝達機構１は、変速ギヤ２１、２２、２３の、入力軸２の外周と対向する内周面に設けられた磁石２９と、入力軸２の磁石２９と同じ回転軸Ｘａ方向位置に設けられた磁気素子９３とを有するギヤの回転検出機構と、回転検出機構の検出結果に基づいて駆動機構１５を制御する制御装置１００と、を備え、回転検出機構は、変速ギヤ２１、２２、２３と入力軸２の相対回転によって、磁石２９が磁気素子９３の回転軸Ｘａ回りの周方向位置を通過したときに、磁石２９を検出する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と一体的に回転するスリーブと、前記回転軸上に相対回転可能に設けられたギヤと有し、駆動機構により前記スリーブを前記回転軸方向に変位させて、前記ギヤと前記スリーブの互いの対向部に設けられた歯部の嵌合および離脱を切り替える回転伝達機構であって、
前記ギヤの、前記回転軸の外周と対向する内周面に設けられた被検出機構と、前記回転軸の前記被検出機構と同じ回転軸方向位置に設けられた検出機構とを有する前記ギヤの回転検出機構と、
前記回転検出機構の検出結果に基づいて前記駆動機構を制御する制御装置と、
を備え、
前記回転検出機構は、前記ギヤと前記回転軸の相対回転によって、前記被検出機構が前記検出機構の前記回転軸を中心とする周方向位置を通過したときに、前記被検出機構を検出することを特徴とする回転伝達機構。
【請求項２】
前記被検出機構は、前記ギヤの前記内周面に取り付けた磁石で構成し、前記検出機構は、前記磁石の磁界を検出する磁気素子で構成することを特徴とする請求項１記載の回転伝達機構。
【請求項３】
前記被検出機構は、前記ギヤの前記内周面に形成した金属突起またはギャップで構成し、前記検出機構は、前記金属突起または前記ギャップによって生じる磁界の変化を検出する磁気素子で構成することを特徴とする請求項１記載の回転伝達機構。
【請求項４】
前記スリーブと前記ギヤの歯部が嵌合した際に、前記検出機構と前記被検出機構の前記回転軸を中心とする周方向位置がずれるように、前記検出機構および前記被検出機構を配置することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転伝達機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転伝達機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１１に示すように、回転伝達機構を備える変速機１０Ａは、駆動源の出力回転が入力される入力軸２を有している。
【０００３】
入力軸２には、変速ギヤ２１、２２、２３が、入力軸２の回転軸Ｘａ方向に間隔をあけて設けられている。変速ギヤ２１、２２、２３は、それぞれ１速、２速および３速の変速段に対応し、外周にはそれぞれのギヤ比に応じた溝が設けられている。
変速ギヤ２１、２２、２３の各々は、対応する動力伝達用のギヤ３１、３２、３３に、それぞれ噛合している。伝達ギヤ３１、３２、３３は、出力軸３に相対回転不能に設けられている。
【０００４】
変速ギヤ２１、２２、２３のそれぞれに隣接する位置には、入力軸２と一体に回転するカムリング４１、４２、４３が設けられている。
【０００５】
カムリング４１、４２、４３の外周には、回転軸Ｘａ方向に沿ってカム溝４５が設けられており、カム溝４５には、カムリング４１、４２、４３に外挿されたスリーブ５１、５２、５３の係合突起５７が係合している。スリーブ５１、５２、５３の各々は、カム溝４５に係合させた係合突起５７により、カムリング４１、４２、４３の外周で、カムリング４１、４２、４３と一体回転可能、かつ回転軸Ｘａ方向に移動可能に設けられている。
【０００６】
変速機１０Ａでは、スリーブ５１、５２、５３の回転軸Ｘａ方向への移動により、変速ギヤ２１、２２、２３とスリーブ５１、５２、５３の互いの対向面に設けたスリーブ歯部５６およびギヤ歯部２６の嵌合と離脱を切り替えて、トルクの伝達経路を切り替えることで、変速段が変更される。
【０００７】
スリーブ５１、５２、５３の回転軸Ｘａ方向の移動は、駆動機構１５が備えるシフトドラム１６を、モータＭを用いて回転軸Ｘｃ回りに回動させることで制御される。
シフトドラム１６の基部１６０の外周には、回転軸Ｘａを中心とする周方向に沿ってカム溝１６１、１６２、１６３が形成されており、カム溝１６１、１６２、１６３は、シフトドラム１６の周方向における角度位置に応じて回転軸Ｘｃ方向の位置が変化している。
【０００８】
カム溝１６１、１６２、１６３の各々には、シフトアーム８１、８２、８３の係合ピン８５が係合しており、シフトアーム８１、８２、８３は、シフトロッド７１、７２、７３に連結されている。シフトロッド７１、７２、７３は、シフトフォーク６１、６２、６３を介してスリーブ５１、５２、５３に連結されている。
【０００９】
そのため、シフトドラム１６の回転軸Ｘｃ回りの回動に連動して、シフトロッド７１、７２、７３とシフトフォーク６１、６２、６３とが軸線Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３方向に変位して、シフトフォーク６１、６２、６３が外周に係合したスリーブ５１、５２、５３を、回転軸Ｘａ方向に駆動させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１１−１０２６３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
スリーブ５１、５２、５３と変速ギヤ２１、２２、２３はそれぞれ高速回転し、さらに双方の回転数には差がある。そのため、スリーブ歯部５６を嵌合のためにギヤ歯部２６に接近させる際に、スリーブ歯部５６の先端面がギヤ歯部２６の回転軸Ｘａ方向の先端面に衝突し、ノイズの発生やスリーブ歯部５６とギヤ歯部２６の耐久性が低下するおそれがある。
【００１２】
回転伝達機構の制御装置は、スリーブ歯部５６とギヤ歯部２６の衝突を回避したタイミングで嵌合させるように、駆動機構１５を制御するが、その制御のためにギヤ歯部２６の回転角を検出する必要がある。
【００１３】
ギヤ歯部２６の回転角の検出の一例として、変速ギヤ２１、２２、２３の回転を検出する回転検出機構を用いて、ギヤ歯部２６の回転角を推定する方法がある。回転検出機構は、例えば、変速ギヤ２１、２２、２３のそれぞれの回転と同期するターゲット板２８を設け、ターゲット板２８の外縁に被検出部となる突起または溝を形成する。そして、ターゲット板の外縁に対向する位置に、検出部として突起または溝を検出する光学式センサを配置する（例えば、特許文献１参照）。
【００１４】
しかしながら、ターゲット板に設けられた被検出部を検出する場合、ギヤの回転検出のためにターゲット板を設けることによって、設置スペースや設置コストが増加する可能性がある。また、ターゲット板に対向する形で検出部を配置するためには、ターゲット板に高い寸法精度が要求されるため、組み立てや製造に課題が生じる。
【００１５】
回転伝達機構において、回転検出機構の検出精度を向上させながら、高い寸法精度を不要とし、設置スペースおよび設置コストを低減させることが求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の回転伝達機構は、
回転軸と一体的に回転するスリーブと、前記回転軸上に相対回転可能に設けられたギヤと有し、駆動機構により前記スリーブを前記回転軸方向に変位させて、前記ギヤと前記スリーブの互いの対向部に設けられた歯部の嵌合および離脱を切り替える回転伝達機構であって、
前記ギヤの、前記回転軸の外周と対向する内周面に設けられた被検出機構と、前記回転軸の前記被検出機構と同じ回転軸方向位置に設けられた検出機構とを有する前記ギヤの回転検出機構と、
前記回転検出機構の検出結果に基づいて前記駆動機構を制御する制御装置と、
を備え、
前記回転検出機構は、前記ギヤと前記回転軸の相対回転によって、前記被検出機構が前記検出機構の前記回転軸を中心とする周方向位置を通過したときに、前記被検出機構を検出する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、回転伝達機構における回転検出機構を、高い寸法精度を必要とせずに検出精度を向上させることができる。また、回転検出機構は、回転軸とギヤの相対回転を検出することになるため、回転軸とギヤの回転をそれぞれ検出して相対回転を推定する場合に比べ、検出精度が向上することによって、センサそのものの高精度化が不要となるためコストを低減することができる。また、別途ターゲット板を設ける必要がないため、設置スペースや設置コストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（ａ）は変速機の構成を説明する図であり、（ｂ）は位置決め機構の構成を説明する図である。
【図２】シームレスシフト機構を説明する図である。
【図３】図２のスリーブおよび変速ギヤを、回転軸Ｘａ方向に離間して示した図である。
【図４】磁石と磁気素子を含む回転検出機構を示す模式図である。
【図５】スリーブ歯部とギヤ歯部の嵌合を説明する図である。
【図６】スリーブ歯部とギヤ歯部の衝突を説明する図である。
【図７】制御装置の構成を説明する図である。
【図８】制御装置の動作を説明するフローチャートである。
【図９】実施の形態のスリーブ歯部とギヤ歯部の嵌合の制御を示す図である。
【図１０】回転検出機構の被検出機構の変形例を示す図である。
【図１１】従来例に係る変速機の構成を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態に係る回転伝達機構について説明する。
図１は、回転伝達機構１を備えた変速機１０の構成を説明する図である。図１の（ａ）は、変速機１０全体の構成を説明する模式図であり、図１の（ｂ）は、位置決め機構７０を説明する図である。
図２は、回転伝達機構１のカムリング、スリーブおよび変速ギヤを説明する図である。
図３は、図２のスリーブおよび変速ギヤを、回転軸Ｘａ方向に離間して示した図である。
実施の形態の回転伝達機構１は、１〜３速の変速段に対応して、それぞれカムリング４１、４２、４３と、１速ギヤ２１、２速ギヤ２２、３速ギヤ２３と、スリーブ５１、５２、５３を備えている。
以下、１速ギヤ２１、２速ギヤ２２、３速ギヤ２３を区別せず言及する場合は、変速ギヤ２１、２２、２３という。
図２〜図３では、代表して１速に対応する構成を図示している。図２では、入力軸２と１速ギヤ２１を仮想線で示している。図２〜図３では、１速ギヤ２１の外周に形成されたギヤ溝の図示は省略している。
【００２０】
図１の（ａ）に示すように、変速機１０は、駆動源１１の出力回転が、メインクラッチ１２を介して入力される入力軸２を有している。入力軸２では、複数の変速ギヤ２１、２２、２３が、入力軸２の回転軸Ｘａ方向に間隔をあけて並んでいる。複数の変速ギヤ２１、２２、２３は、それぞれ、１速ギヤ２１、２速ギヤ２２、および３速ギヤ２３である。変速ギヤ２１、２２、２３の各々は、入力軸２で回転可能に支持されている。
【００２１】
入力軸２では、変速ギヤ２１、２２、２３に隣接する位置に、入力軸２と一体に回転するカムリング４１、４２、４３が設けられている。カムリング４１、４２、４３の中央には貫通孔４４が設けられており、貫通孔４４の内周には回転軸Ｘａ方向に延びるスプラインが設けられている（図２参照）。カムリング４１、４２、４３は、入力軸２に回転軸Ｘａ方向から外挿されて、入力軸２の外周にスプライン嵌合することによって、入力軸２に一体回転可能に連結されている。
【００２２】
カムリング４１、４２、４３の外周には、当該カムリング４１、４２、４３の外周を回転軸Ｘａ方向に延びるカム溝４５が設けられている。カムリング４１、４２、４３の外周においてカム溝４５は、回転軸Ｘａを中心とする周方向に所定間隔で複数設けられている。
【００２３】
カムリング４１、４２、４３の外周には、回転軸Ｘａ方向から見てリング状を成すスリーブ５１、５２、５３が外挿されている。スリーブ５１、５２、５３の各々は、カムリング４１、４２、４３のカム溝４５に係合する係合突起５７を、カム溝４５と同数有している。
【００２４】
スリーブ５１、５２、５３の各々は、カム溝４５に係合させた係合突起５７により、カムリング４１、４２、４３の外周で、回転軸Ｘａ方向に移動可能、かつカムリング４１、４２、４３と一体回転可能に設けられている。
【００２５】
スリーブ５１、５２、５３の外周には、シフトフォーク６１、６２、６３の一端部６１ａ、６２ａ、６３ａが係合している。シフトフォーク６１、６２、６３の他端部６１ｂ、６２ｂ、６３ｂは、入力軸２に対して平行に配置されたシフトロッド７１、７２、７３に連結されている。
【００２６】
シフトロッド７１、７２、７３は、軸線Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３方向に変位可能となっており、シフトフォーク６１、６２、６３は、シフトロッド７１、７２、７３の軸線Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３方向の変位に連動して、回転軸Ｘａ方向に変位する。
【００２７】
スリーブ５１、５２、５３の外周には、シフトロッド７１、７２、７３に連結されたシフトフォーク６１、６２、６３が係合しているため、スリーブ５１、５２、５３は、シフトロッド７１、７２、７３の軸線Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３方向の変位に伴って、回転軸Ｘａ方向に移動する。
【００２８】
前記したように、入力軸２では、カムリング４１、４２、４３に隣接して、変速ギヤ２１、２２、２３が設けられている。カムリング４１、４２、４３に外挿されたスリーブ５１、５２、５３は、回転軸Ｘａ方向で、変速ギヤ２１、２２、２３に対向している。
【００２９】
スリーブ５１、５２、５３と変速ギヤ２１、２２、２３は、各変速ギヤ２１、２２、２３の外周にギヤ比に応じたギヤ溝が形成されている以外は、同様の構成を有している。そこで、代表してスリーブ５１と１速ギヤ２１の具体的な構成を説明する。
【００３０】
図２に示すように、スリーブ５１と１速ギヤ２１は、共に回転軸Ｘａを軸中心とし、一面が互いに対向するように配置された円板状の部材である。以下、単に「周方向」というときは、「回転軸Ｘａを中心とする周方向」を意味し、単に「径方向」というときは、「回転軸Ｘａの径方向」を意味する。
【００３１】
図３に示すように、スリーブ５１は中央に貫通孔５４が設けられている。スリーブ５１の外周には、シフトフォーク６１（図１の（ａ）参照）が係合する。スリーブ５１の、１速ギヤ２１との対向面５５には、スリーブ歯部５６が形成されている。スリーブ歯部５６は、直方体状の複数のスリーブ歯５６１が、対向面５５に周方向等間隔に配置された構成となっている。
【００３２】
スリーブ５１の貫通孔５４の内周には、円柱形状の４つの係合突起５７が、９０°間隔で設けられている。係合突起５７は、貫通孔５４の内周から内径側（回転軸Ｘａ）側に突出する。
【００３３】
図２に示すように、スリーブ５１の貫通孔５４にはカムリング４１が挿入される。カムリング４１の外径は、スリーブ５１の貫通孔５４の内径と略同じであるが、カムリング４１の外周には、回転軸Ｘａ方向に横切るカム溝４５が形成されている。カム溝４５は、回転軸Ｘａ周りの周方向に９０°間隔で、係合突起５７と同数の４つが形成されている。カム溝４５の径方向の深さは、係合突起５７の突出長よりも僅かに長くなっている。このような構成によって、スリーブ５１の貫通孔５４にカムリング４１を挿入すると、係合突起５７がカム溝４５に係合して、スリーブ５１はカムリング４１と一体的に回転する。
【００３４】
１速ギヤ２１は中央に貫通孔２４が設けられ、この貫通孔２４に入力軸２が遊嵌される。
図３に示すように、１速ギヤ２１のスリーブ５１との対向面２５にはギヤ歯部２６が設けられている。ギヤ歯部２６は、直方体状の複数のギヤ歯２６１が、対向面２５に周方向等間隔に配置された構成となっている。ギヤ歯２６１は、スリーブ歯５６１と同じ間隔で配置され、回転軸Ｘａ方向から見た場合に同一円周上に形成されており、これによってギヤ歯部２６とスリーブ歯部５６は嵌合可能となっている。
【００３５】
１速ギヤ２１の、スリーブ５１との対向面２５と反対側に、貫通孔２４の外縁から回転軸Ｘａ方向に延びる筒部２７が形成されている。筒部２７の内周面は、入力軸２の外周面と所定の隙間を空けて対向している。筒部２７の内周面には、周方向等間隔に、磁石２９が配置されている。磁石２９は、後述する制御装置１００の制御において、変速ギヤ２１、２２、２３のギヤ歯部２６の角度原点に対応する位置に配置されており、図３の例では９０°間隔で配置されている。
【００３６】
変速機１０では、シフトフォーク６１、６２、６３により、スリーブ５１、５２、５３を回転軸Ｘａ方向に駆動させることで、スリーブ５１、５２、５３および変速ギヤ２１、２２、２３の互いの対向面５５、２５に設けたスリーブ歯部５６とギヤ歯部２６を嵌合させ、または離脱させる。スリーブ５１、５２、５３と変速ギヤ２１、２２、２３は、嵌合前はそれぞれ異なる回転数で回転しているが、スリーブ歯部５６をギヤ歯部２６に嵌合させると、入力軸２の回転がスリーブ歯部５６からギヤ歯部２６に伝達される。すなわち、スリーブ歯部５６とギヤ歯部２６の嵌合および離脱の切り替えによって、入力軸２と変速ギヤ２１、２２、２３との間での回転の伝達／非伝達が切り替えられるようになっている。
【００３７】
１速ギヤ２１、２速ギヤ２２、３速ギヤ２３の各々は、対応する第１伝達ギヤ３１、第２伝達ギヤ３２、第３伝達ギヤ３３にそれぞれ噛合している。以下、第１伝達ギヤ３１、第２伝達ギヤ３２、第３伝達ギヤ３３を区別せず言及する場合は、伝達ギヤ３１、３２、３３という。伝達ギヤ３１、３２、３３は、出力軸３の回転軸Ｘｂ方向に間隔をあけて配置され、出力軸３と一体的に回転可能に設けられている。
【００３８】
例えば、１速ギヤ２１のギヤ歯部２６と、スリーブ５１のスリーブ歯部５６とを嵌合させて、１速ギヤ２１と入力軸２とを一体回転可能に連結すると、入力軸２に入力された回転が、第１伝達ギヤ３１を介して出力軸３に伝達される。これにより、入力軸２に入力された回転が、１速ギヤ２１のギヤ比で変速されて、出力軸３に伝達されたのち、ファイナルギヤ３５と、差動装置３６を介して、駆動輪３７に伝達される。１速から２速へ変速段を切り替える際には、嵌合していた１速ギヤのギヤ歯部２６とスリーブ５１のスリーブ歯部５６を離脱させると共に、２速ギヤのギヤ歯部２６とスリーブ５２のスリーブ歯部５６を嵌合させる。このように、ギヤ歯部２６とスリーブ歯部５６とを嵌合させる変速ギヤ２１、２２、２３とスリーブ５１、５２、５３との組み合わせを変更することで、複数の変速段を実現するようになっている。
【００３９】
変速機１０は、変速段の切り替え時に、スリーブ５１、５２、５３を回転軸Ｘａ方向に駆動する駆動機構１５を有している。駆動機構１５は、前記したシフトフォーク６１、６２、６３と、シフトロッド７１、７２、７３の他に、シフトドラム１６と、モータＭと、シフトアーム８１、８２、８３と、を有している。
【００４０】
シフトドラム１６は、モータＭの回転駆動力で、回転軸Ｘｃ回りに回転する円柱状の基部１６０を有している。この基部１６０の外周には、シフトフォーク６１、６２、６３と同数のカム溝１６１、１６２、１６３が設けられている。
【００４１】
カム溝１６１、１６２、１６３は、基部１６０の外周を、回転軸Ｘｃを中心とする周方向に沿って設けられており、カム溝１６１、１６２、１６３の各々には、シフトアーム８１、８２、８３の一端に設けた係合ピン８５が係合している。シフトアーム８１、８２、８３の他端は、前記したシフトロッド７１、７２、７３に連結されている。
【００４２】
カム溝１６１、１６２、１６３各々は、回転軸Ｘｃを中心とする周方向における角度位置に応じて、回転軸Ｘｃ方向の位置が設定されている。そのため、カム溝１６１、１６２、１６３に係合ピン８５を係合させたシフトアーム８１、８２、８３の各々は、カム溝１６１、１６２、１６３内における係合ピン８５の位置に応じて、回転軸Ｘｃ方向に変位するようになっている。
【００４３】
したがって、モータＭにより、シフトドラム１６を回転軸Ｘｃ回りに回転させると、シフトアーム８１、８２、８３の各々が、シフトドラム１６の回転軸Ｘｃ回りの角度位置に応じて、回転軸Ｘｃ方向に変位する。
【００４４】
実施の形態では、カム溝１６１、１６２、１６３が、それぞれ１速、２速、３速の変速段に対応している。よって、例えば、カム溝１６１に係合ピン８５を係合させたシフトアーム８１が、回転軸Ｘｃ方向に変位すると、このシフトアーム８１の変位に連動して、シフトロッド７１が軸線Ｘ１方向に変位し、さらにシフトフォーク６１が回転軸Ｘａ方向に変位する。
【００４５】
シフトフォーク６１はスリーブ５１の外周に係合しているため、シフトフォーク６１の移動と共に、スリーブ５１は回転軸Ｘａ方向に移動する。そして、スリーブ５１の移動方向に応じて、１速ギヤ２１とスリーブ５１の互いの対向面５５、２５に設けられたギヤ歯部２６とスリーブ歯部５６の嵌合および離脱を切り替えることで、入力軸２と１速ギヤ２１との間での回転の伝達／非伝達が切り替えられる。
【００４６】
変速機１０では、シフトロッド７１、７２、７３の各々に、位置決め機構７０が設けられている。図１の（ｂ）に示すように、位置決め機構７０は、合計３つの凹部７０ａ、７０ｂ、７０ｃが、軸線Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３方向で直列に連なって形成されている。実施の形態では、合計３つの凹部７０ａ、７０ｂ、７０ｃのうちの何れかひとつに、スプリングＳｐで付勢されたボール７５が弾発的に係合している。
【００４７】
シフトロッド７１の位置決め機構７０の場合を例に挙げて説明すると、シフトロッド７１が、ボール７５を凹部７０ｃに係合させた位置で保持されると、スリーブ５１は、当該スリーブ５１のスリーブ歯部５６と１速ギヤ２１のギヤ歯部２６とを係合させた位置に保持される。すなわち、入力軸２に入力された回転が１速ギヤ２１のギヤ比で変速されて出力軸３に伝達される位置（係合位置）で、スリーブ５１が保持される。
【００４８】
また、シフトロッド７１が、ボール７５を凹部７０ｂに係合させた位置で保持されると、スリーブ５１は、当該スリーブ５１のスリーブ歯部５６と１速ギヤ２１のギヤ歯部２６とを離間させた位置に保持される。すなわち、入力軸２に入力された回転が１速ギヤ２１を介して、出力軸３に伝達されない位置（中立位置）で、スリーブ５１が保持される。
【００４９】
なお、実施の形態では、スリーブ５１、５２、５３の一方側にのみ変速ギヤが配置されているが、スリーブ５１、５２、５３の他方側にもスリーブ歯部５６を設けて、他の変速ギヤを他方側に配置する構成としても良い。この場合には、ボール７５を凹部７０ａに係合させた位置で、シフトロッド７１、７２、７３を保持することで、スリーブ５１、５２、５３のスリーブ歯部５６を、他の変速ギヤのギヤ歯部２６に嵌合させた位置で保持することができるようになっている。
【００５０】
変速機１０には、ギヤ歯部２６とスリーブ歯部５６の嵌合の制御に用いる複数のセンサが設置されている。
図１に示すように、変速機１０には、入力軸２の回転角を検出する回転角センサ９１と、出力軸３の回転速度を検出する回転速度センサ９２が設けられている。回転角センサ９１は、例えば、入力軸２に取り付けたエンコーダまたはレゾルバとすることができる。回転速度センサ９２は、出力軸３と一体的に回転する伝達ギヤ３１、３２、３３のいずれかの対向位置に設置することができるが、図１の例では第３伝達ギヤ３３の対向位置に設置した例を示している。伝達ギヤ３１〜３３は出力軸３と一体的に回転するものであるため、伝達ギヤ３１、３２、３３のいずれかの外周の対向位置に回転速度センサ９２を配置することで、出力軸３の回転速度を検出することができる。回転角センサ９１および回転速度センサ９２の検出信号は、それぞれ後述する制御装置１００に入力される。
【００５１】
入力軸２には、変速ギヤ２１、２２、２３のそれぞれの筒部２７の内周面に配置した磁石２９（図３参照）の磁界を検出する磁気素子９３が配置されている。磁気素子９３は、例えばホールＩＣ等で構成することができる。実施の形態の回転伝達機構１は、磁石２９を被検出機構とし、磁気素子９３を検出機構とする回転検出機構を備える。
【００５２】
図４は、磁石２９と磁気素子９３を含む回転検出機構を示す模式図である。
回転検出機構は、変速ギヤ２１、２２、２３のそれぞれに対して設けられているが、図４では、代表して３速ギヤ２３に対応する回転検出機構を図示している。
【００５３】
図４に示すように、入力軸２は中空となっており、軸受１７を介して変速機ケース１８に支持されている。磁気素子９３は、入力軸２の内壁面の、磁石２９と同じ回転軸Ｘａ方向の位置に配置されている。磁石２９は変速ギヤ２３と一体的に回転し、磁気素子９３は入力軸２と一体的に回転する。変速ギヤ２３と入力軸２は回転方向は同じであるが、変速ギヤ２３とスリーブ５３が嵌合していない状態では互いの回転速度に差があるため、変速ギヤ２３と入力軸２は相対回転し、変速ギヤ２３の筒部２７に設けられた磁石２９は回転軸Ｘａ回りの周方向に変位し、磁気素子９３と対向する位置を通過する。磁気素子９３は、対向位置を通過した磁石２９の磁界を検出する。
【００５４】
磁気素子９３を、入力軸２の内壁面に配置する際の周方向位置は、特定の位置に限定されないが、３速ギヤ２３とスリーブ５３のギヤ歯部２６とスリーブ歯部５６が嵌合した際に、磁気素子９３と磁石２９の周方向位置がずれて、対向しないように配置する。磁気素子９３の検出信号は、ギヤ歯部２６とスリーブ歯部５６の嵌合の制御のために用いるものであるため、嵌合が完了した後は磁気素子９３のパルス信号は不要である。嵌合が完了した後は磁気素子９３と磁石２９の周方向位置がずれていることによって、磁気素子９３が不要なパルス信号を出力することがない。
【００５５】
前記したように、磁石２９は変速ギヤ２１、２２、２３のギヤ歯部２６の原点に対応する位置に配置されているため、磁気素子９３は、変速ギヤ２３と入力軸２の相対回転によるギヤ歯部２６の原点通過時刻を検出するセンサとして機能する。図３の例では、ギヤ歯部２６が９０°回転するごとに、検出信号がパルス信号として制御装置１００に入力される。
【００５６】
磁気素子９３のパルス信号は、信号取り出し機構９４を介して、変速機ケース１８の外部に設けられた制御装置１００に入力される。
信号取り出し機構９４は、配線９５、スリップリング９６およびブラシ９７を備えている。
【００５７】
スリップリング９６は、入力軸２の端部に取り付けられている。配線９５は、例えば、絶縁体で被覆した電線等とすることができる。入力軸２の内壁面に沿って配置され、一端が磁気素子９３に接続し、他端はスリップリング９６に接続しており、磁気素子９３が出力したパルス信号は、配線９５を介してスリップリング９６に伝達される。
【００５８】
ブラシ９７は、スリップリング９６の外周上に配置され、スリップリング９６との接触を維持しながら、回転するスリップリング９６の外周上をスリップする。ブラシ９７は、スリップリング９６に伝達された磁気素子９３のパルス信号を取り出す。ブラシ９７は配線９８によって制御装置１００に接続されており、取り出したパルス信号を、配線９８を介して制御装置１００に入力する。
【００５９】
図示は省略するが、配線９５は、変速ギヤ２１、２２のそれぞれに設けられた磁気素子９３にも接続しており、各磁気素子９３からのパルス信号を伝達して、スリップリング９６およびブラシ９７を介して制御装置１００に入力する。
【００６０】
なお、説明および図示は省略するが、変速機１０には、例えばシフトドラム１６の回転角センサや、シフトロッド７１、７２、７３のトルクセンサ等、他のセンサも適宜配置される。
【００６１】
図１の（ａ）に示すように、変速機１０は制御装置１００を備えている。制御装置１００は、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）等のメモリならびにクロックを備えたＣＰＵ（Central Processing Unit）で構成する。制御装置１００は変速機１０の各種動作の制御を行う。例えば、不図示であるが、制御装置１００には、車両のアクセルの開度、シフトレバーの位置およびブレーキの操作の有無を検出するセンサの検出信号が入力される。制御装置１００は、それらのセンサの検出信号に応じて変速段を切り替える。実施の形態では、制御装置１００が変速段を切り替えるために行う、スリーブ歯部５６とギヤ歯部２６の嵌合の制御について説明する。
【００６２】
まず、スリーブ歯部５６とギヤ歯部２６の嵌合について具体的に説明する。
図５は、スリーブ歯部５６とギヤ歯部２６の嵌合を示す図であり、図６は、スリーブ歯部５６とギヤ歯部２６の衝突を示す図である。
図５および図６は、スリーブ歯部５６とギヤ歯部２６を周方向に展開した図であり、回転軸Ｘａ方向を紙面の上下方向に示し、周方向を紙面の左右方向に示している。実施の形態では、低速段から高速段への変速（シフトアップ）の際に、スリーブ５１、５２、５３と変速ギヤ２１、２２、２３がそれぞれ異なる回転数で回転している状態での、スリーブ歯部５６とギヤ歯部２６の嵌合を説明する。また、一例として、２速から３速への変速の際の、スリーブ５３と３速ギヤ２３の嵌合を図示している。
【００６３】
図５において、点線は嵌合前のスリーブ歯部５６を示し、実線は嵌合後のスリーブ歯部５６を示している。前記したように、スリーブ歯部５６とギヤ歯部２６は、回転軸Ｘａ方向から見て同じ円周上に配置されている。そのため、回転軸Ｘａの径方向から見ると、嵌合前のスリーブ歯部５６とギヤ歯部２６は、回転軸Ｘａ方向に所定距離離間して対向している。
【００６４】
スリーブ５３が、駆動機構１５によって回転軸Ｘａ方向に３速ギヤ２３に向かって駆動されると、スリーブ歯部５６がギヤ歯部２６に近づいて嵌合する。スリーブ５３が回転軸Ｘａ方向に３速ギヤ２３から離れるように駆動されると、スリーブ歯部５６はギヤ歯部２６から離脱する。
【００６５】
より具体的には、スリーブ歯部５６とギヤ歯部２６の嵌合とは、スリーブ歯５６１がギヤ歯２６１の間の歯溝２６３に突入して、スリーブ歯５６１の側面２６１ａが、ギヤ歯２６１の対向する側面２６１ａに接触した状態を意味する。
【００６６】
ギヤ歯部２６とスリーブ歯部５６が嵌合する前は、スリーブ５３と３速ギヤ２３とは異なる回転数で回転している。そのため、嵌合前のスリーブ歯５６１はギヤ歯２６１に対して相対速度Ｖｃで周方向に移動している状態である。図５では、紙面の左から右を、スリーブ歯５６１の相対移動の方向としている。したがって、紙面左側が相対移動方向の上流側であり、紙面右側が相対移動方向の下流側である。
【００６７】
スリーブ歯５６１がギヤ歯２６１に対して周方向に相対移動していることによって、嵌合の際、スリーブ歯５６１が歯溝２６３に垂直に入ることはできない。図５において一点鎖線の矢印で示すように、スリーブ歯５６１は、ギヤ歯２６１に対して所定の角度差Δθを有した位置から回転軸Ｘａ方向の移動を開始して、斜めに歯溝２６３に突入する必要がある。スリーブ歯５６１が歯溝２６３に斜めに突入することができるように、歯溝２６３の周方向幅は、スリーブ歯５６１の周方向幅よりも大きく設定されている。歯溝２６３に入ったスリーブ歯５６１の、相対移動方向下流側の側面５６１ａが、ギヤ歯２６１の相対移動方向上流側の側面２６１ａに接触することで、スリーブ５３と３速ギヤ２３が一体的に回転するようになる。
【００６８】
しかしながら、図６に示すように、スリーブ歯５６１が歯溝２６３に適切に突入できなかった場合、ギヤ歯２６１に衝突する可能性がある。スリーブ歯５６１は周方向に相対的に移動しているため、相対移動によって衝突したギヤ歯２６１とずれて歯溝２６３に入れば嵌合は完了するが、衝突によるノイズの発生や、スリーブ歯５６１およびギヤ歯２６１の消耗を招く可能性がある。
【００６９】
制御装置１００は、スリーブ歯５６１がギヤ歯２６１に衝突せずに嵌合するように、駆動機構１５がスリーブ５１、５２、５３の駆動を開始するタイミングと、スリーブ５１、５２、５３に付与する駆動力を制御する。実施の形態において、制御装置１００は、回転角センサ９１、回転速度センサ９２および磁気素子９３の検出信号を用いて、スリーブの駆動を開始するタイミングを制御する。
【００７０】
以下、ギヤ歯部２６とスリーブ歯部５６の嵌合の制御のための、制御装置１００の構成と動作の詳細を説明する。
図７は、制御装置１００の構成を示すブロック図である。
図８は、制御装置１００の処理を説明するフローチャートである。
図９は、実施の形態におけるギヤ歯部２６とスリーブ歯部５６の嵌合の制御を示す図である。
【００７１】
図７に示すように、制御装置１００は、信号処理部１０１、推定部１０２、リセット部１０３、角度差算出部１０４、駆動制御部１０５を備える。制御装置１００のＣＰＵが、メモリに記憶されたプログラムを実行することで、これらの機能構成を実現する。
制御装置１００のメモリには、パラメータ等、制御装置１００の各部の処理において必要な情報が記憶され、制御装置１００の各部は、特に記載がなくとも原則的にその処理結果を一旦メモリに記憶させ、必要なデータや処理対象をメモリから読み出すものとする。
信号処理部１０１は、回転角センサ９１、回転速度センサ９２、およびそれぞれの変速ギヤ２１、２２、２３に設けられた磁気素子９３が入力する検出信号を順次処理して、メモリに記憶させる。信号処理部１０１の処理は、車両の運転中は常時行われている。
【００７２】
推定部１０２は、変速段の切替えを行う際には、回転速度センサ９２の検出信号に基づいて、嵌合を開始する変速ギヤに設けられたギヤ歯部２６の回転角θｇを推定する。ここでは、２速から３速へのシフトアップの際の、３速ギヤ２３のギヤ歯部２６の回転角θｇを推定する例を説明するが、他の変速ギヤへのシフトアップも同様の制御を行う。
【００７３】
図８に示すように、推定部１０２は、まず、回転速度センサ９２が検出した出力軸３の回転速度と、３速ギヤ２３と噛み合う第３伝達ギヤ３３のギヤ比から、３速ギヤ２３の回転速度Ｖｒを算出する（ステップＳ０１）。推定部１０２は、算出した回転速度Ｖｒに、３速ギヤ２３の磁気素子９３のパルス信号が示す原点通過時刻からの経過時間を乗じることで、３速ギヤ２３のギヤ歯部２６の回転角θｇの推定値を算出する（ステップＳ０２）。推定部１０２は、算出したギヤ歯部２６の回転角θｇを順次メモリに記憶させる。
図９の（ｂ）に示すように、メモリには、原点（０°）から増加していくギヤ歯部２６の回転角θｇが記録される。ギヤ歯部２６の角度原点を９０°ごとに設定している場合、ギヤ歯部２６の回転角θｇは０°から９０°まで増加したあと、再び０°に戻る。
【００７４】
リセット部１０３は、３速ギヤ２３の磁気素子９３のパルス信号の入力があると（ステップＳ０３：Ｙｅｓ）、メモリに記憶されるギヤ歯部２６の回転角θｇを原点（０°）にリセットする（ステップＳ０４）。
【００７５】
回転速度センサ９２は、出力軸３の回転速度を検出するものであり、３速ギヤ２３の回転速度Ｖｒを直接検出するものではないため、その検出値を用いて推定したギヤ歯部２６の回転角θｇには誤差が生じることもある。そこで、３速ギヤ２３に設けた磁気素子９３の検出する原点通過時刻の入力に基づいて、推定したギヤ歯部２６の回転角θｇを原点にリセットすることで、ギヤ歯部２６の回転角θｇの推定精度を高めるものである。
【００７６】
図８に示すように、角度差算出部１０４は、スリーブ歯部５６の回転角θｓとギヤ歯部２６の回転角θｇの角度差Δθを算出する（ステップＳ０５）。スリーブ歯部５６が設けられたスリーブ５３は、入力軸２と一体的に回転する。したがって、図９の（ｃ）に示すように、信号処理部１０１は回転速度センサ９２が入力する入力軸２の回転角を、スリーブ歯部５６の回転角θｓとして記録する。スリーブ歯部５６の角度原点を９０°ごとに設定している場合、回転角θｓは０°から９０°まで増加したあと、再び０°に戻る。
【００７７】
角度差算出部１０４は、信号処理部１０１が記録したスリーブ歯部５６の回転角θｓと推定部１０２が推定したギヤ歯部２６の回転角θｇの差分を、角度差Δθとして算出する。角度差Δθは、０°〜９０°の範囲で変化する。
【００７８】
駆動制御部１０５は、角度差算出部１０４が算出した角度差Δθを参照し、角度差Δθが閾値ＴＨを超えたタイミングで（ステップＳ０６：Ｙｅｓ）、スリーブ５３の駆動を開始するように駆動機構１５を制御する（ステップＳ０７）。閾値ＴＨは、図５に示すように、スリーブ歯部５６がギヤ歯部２６と衝突を起こさずに嵌合できる駆動タイミングを示すものであり、予めシミュレーションまたは試験等を行って決定する。
【００７９】
以上の通り、実施の形態の回転伝達機構１は、
（１）入力軸２（回転軸）と一体的に回転するスリーブ５１、５２、５３と、入力軸２上に相対回転可能に設けられた変速ギヤ２１、２２、２３（ギヤ）と有し、駆動機構１５によりスリーブ５１、５２、５３を回転軸Ｘａ方向に変位させて、変速ギヤ２１、２２、２３とスリーブ５１、５２、５３の互いの対向面２５、５５（対向部）に設けられたギヤ歯部２６およびスリーブ歯部５６（歯部）の嵌合および離脱を切り替えるものであって、
変速ギヤ２１、２２、２３の、入力軸２の外周と対向する内周面に設けられた磁石２９（被検出機構）と、入力軸２の磁石２９と同じ回転軸Ｘａ方向位置に設けられた磁気素子９３（検出機構）とを有するギヤの回転検出機構と、
回転検出機構の検出結果に基づいて駆動機構１５を制御する制御装置１００と、
を備え、
回転検出機構は、変速ギヤ２１、２２、２３の相対回転によって、磁石２９が磁気素子９３の回転軸Ｘａ回りの周方向位置を通過したときに、磁石２９を検出する。
【００８０】
ギヤ歯部２６とスリーブ歯部５６を嵌合させる際に、歯部同士が衝突すると衝突音が発生したり、摩耗する可能性がある。ギヤ歯部２６とスリーブ歯部５６の衝突を回避して嵌合させるために、変速ギヤ２１、２２、２３の回転を検出して嵌合のタイミングを制御する。
【００８１】
変速ギヤ２１、２２、２３の回転検出の一例として、突起または溝等の被検出部を形成したターゲット板２８（図１１参照）を設け、ターゲット板２８の外周に対向する位置に被検出部を検出するセンサを配置する場合がある。しかしながら、ターゲット板２８の被検出部の回転を検出する場合、ギヤ歯部２６の回転との微妙な誤差が生じる可能性がある。また、ギヤ歯部２６に回転検出のためのターゲット板２８を設けることによって、設置スペースや設置コストが増加する可能性がある。また、ターゲット板２８に対向する形でセンサを配置するためには高い寸法精度が要求される。
【００８２】
実施の形態では、被検出機構である磁石２９を変速ギヤ２１、２２、２３の入力軸２と対向する内周面に設け、検出機構である磁気素子９３を入力軸２に設ける。変速ギヤ２１、２２、２３の入力軸２に対する相対回転によって、変速ギヤ２１、２２、２３の内周面の磁石２９が入力軸２の磁気素子９３を通過すると、磁気素子９３が磁石２９を検出するため、変速ギヤ２１、２２、２３と入力軸２の相対回転を検出することができる。ターゲット板２８を設けた場合と比べて、変速ギヤ２１、２２、２３と入力軸２の相対回転を直接検出することができ、検出精度を向上させることができる。また、変速ギヤ２１、２２、２３と入力軸２とは回転方向が同じなので、相対回転は、それぞれの回転速度を検出する場合に比べ低くなるため、高精度のセンサが不要となりコストを低減することができる。また、別途ターゲット板２８を設ける必要がないため、設置スペースや設置コストを抑えることができる。
【００８３】
（２）被検出機構は、変速ギヤ２１、２２、２３の内周面に取り付けた磁石２９で構成し、検出機構は、磁石２９の磁界を検出する磁気素子９３で構成する。
【００８４】
被検出機構を変速ギヤ２１、２２、２３の内周面上に配置して変速ギヤ２１、２２、２３の回転を直接検出することによって検出精度が向上するため、高精度センサが不要となり、回転検出機構を安価な磁石２９と磁気素子９３で構成することができ、コストを低減することができる。
【００８５】
（３）スリーブ歯部５６とギヤ歯部２６が嵌合した際に、磁気素子９３と磁石２９の回転軸Ｘａを中心とする周方向位置がずれるように、磁気素子９３および磁石２９を配置する。
スリーブ歯部５６とギヤ歯部２６が嵌合した後は、磁気素子９３の検出信号が制御装置２０に入力されないため、処理負荷を低減することができる。
【００８６】
＜変形例１＞
前記の実施の形態では、回転検出機構の被検出機構および検出機構として磁石と磁気素子を用いる例を説明したが、これに限られず、被検出機構および検出機構を構成する要素は適宜変更可能である。
図１０は、回転検出機構の被検出機構の変形例を示す図である。
図１０では、代表して１速ギヤ２１のみを図示しているが、２速ギヤ２２および３速ギヤ２３も同様の構成とすることができる。
図１０の（ａ）は、被検出機構を、ギャップ２７ａとして構成した例を示し、図１０の（ｂ）は、被検出機構を突起２７ｂとして構成した例を示している。
【００８７】
図１０の（ａ）に示すように、ギャップ２７ａは、１速ギヤ２１の筒部２７の開口端の外縁の一部を、回転軸Ｘａ方向に貫通孔２４側に切り欠いて構成する。ギャップ２７ａは、磁石２９と同様にギヤ歯部２６の角度原点に対応する位置に形成する。ギャップ２７ａは矩形状に形成しても良く、円形状に形成してもよい。また、ギャップ２７ａは切り欠きでは無く、筒部２７の開口端近傍を矩形または円形等に打ち抜いた孔として形成しても良い。
【００８８】
磁気素子９３は、入力軸２の内壁面の、ギャップ２７ａと同じ回転軸Ｘａ方向の位置に配置する。入力軸２と１速ギヤ２３の相対回転によって、ギャップ２７ａが回転軸Ｘａ回りの周方向に変位し、磁気素子９３と対向する位置を通過する。磁気素子９３は筒部２７の磁界を検出しているが、対向位置にギャップ２７ａが通過すると検出する磁界が変化する。磁気素子９３は、ギャップ２７ａの通過による磁界の変化を、パルス信号として制御装置１００に入力する。これによって、実施の形態と同様にギヤ歯部２６の原点通過時刻を検出することができる。
【００８９】
図１０の（ｂ）に示すように、ギャップ２７ａの代わりに、突起２７ｂを被検出機構として配置しても良い。突起２７ｂは、１速ギヤ２１の筒部２７の内周面上に、径方向内側に突出するように形成する。ギャップ２７ａと同様に、突起２７ｂが磁気素子９３との対向位置を通過すると、磁気素子９３が検出する磁界が変化するため、磁界の変化をパルス信号として制御装置１００に入力する。これによって、実施の形態と同様にギヤ歯部２６の原点通過時刻を検出することができる。
【００９０】
以上のように、変形例１においても、被検出機構をギヤの内周面上に配置して変速ギヤ２１、２２、２３の回転を直接検出することによって検出精度が向上するため、高精度センサが不要となり、被検出機構を変速ギヤ２１、２２、２３の筒部２７に形成したギャップ２７ａまたは突起２７ｂとすることで、コストを低減することができる
【００９１】
なお、検出機構についても磁気素子９３に限定されず、例えば光学式センサを用いることができる。また、回転検出機構を、ブラシと整流子による電気接点で構成しても良い。
【００９２】
＜変形例２＞
前記の実施の形態では、信号取り出し機構９４は、配線９５、スリップリング９６およびブラシ９７で構成したが、これに限られず、各要素およびそれらの組み合わせは適宜変更可能である。例えば、配線９５は、被覆電線の代わりに導電体と絶縁体を積層印刷またはメッキした配線を用いても良く、あるいはフレキシブル基板を用いても良い。
また、スリップリング９６とブラシ９７の代わりに、送信用のアンテナコイルを入力軸２の端部に取り付け、受信用のアンテナコイルと無線通信を行うことで、パルス信号を伝達しても良い。
【符号の説明】
【００９３】
１０、１０Ａ    変速機
１１    駆動源
１２    メインクラッチ
１５    駆動機構
１６    シフトドラム
１６０  基部
１６１、１６２、１６３  カム溝
１７    軸受
１８    変速機ケース
２      入力軸
２１    変速ギヤ（１速ギヤ）
２２    変速ギヤ（２速ギヤ）
２３    変速ギヤ（３速ギヤ）
２５    対向面
２６    ギヤ歯部
２６１  ギヤ歯
２６１ａ  側面
２６３  歯溝
２７    筒部
２８    ターゲット板
２９    磁石
３      出力軸
３１    伝達ギヤ（第１伝達ギヤ）
３２    伝達ギヤ（第２伝達ギヤ）
３３    伝達ギヤ（第３伝達ギヤ）
３５    ファイナルギヤ
３６    差動装置
３７    駆動輪
４１、４２、４３    カムリング
４５    カム溝
５１、５２、５３    スリーブ
５５    対向面
５７    係合突起
５６    スリーブ歯部
５６１  スリーブ歯
５６１ａ  側面
６１、６２、６３    シフトフォーク
７１、７２、７３    シフトロッド
８１、８２、８３    シフトアーム
８５    係合ピン
９１    回転角センサ
９２    回転速度センサ
９３    磁気素子
９４    信号取り出し機構
９５    配線
９６    スリップリング
９７    ブラシ
９８    配線
１００    制御装置
１０１    信号処理部
１０２    推定部
１０３    リセット部
１０４    角度差算出部
１０５    駆動制御部
Ｍ      モータ
Ｘａ、Ｘｂ、Ｘｃ    回転軸
【図１】
2020085066.tif 000003
【図２】
2020085066.tif 000004
【図３】
2020085066.tif 000005
【図４】
2020085066.tif 000006
【図５】
2020085066.tif 000007
【図６】
2020085066.tif 000008
【図７】
2020085066.tif 000009
【図８】
2020085066.tif 000010
【図９】
2020085066.tif 000011
【図１０】
2020085066.tif 000012
【図１１】
2020085066.tif 000013