(57)【要約】本発明は、トランスミッションおよびトランスミッション操作装置、特にトランスミッション変速比変更を自動化するためのトランスミッション操作装置に関する。請求項１に記載の対象はトランスミッション操作装置に関する。この場合、電動モータはシフトドラムの内部に組み込まれており、これによりスペースが獲得される。請求項６および請求項１８に記載の対象は、別の問題、すなわちシフトフォークを制御する際の高い変速比を保証するという問題に関するものである。この問題は請求項６の構成では「ハーモニックドライブ伝動装置」によって、請求項１８に記載の構成では「ウォルフロム伝動装置（Ｗｏｌｆｒｏｍ　Ｇｅｔｒｉｅｂｅ）」によってそれぞれ解決される。
2004513314.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シフトドラムと、該シフトドラムの駆動モータとを備えたトランスミッション操作装置を有するトランスミッションであって、シフトドラムが、シフトフォークのようなトランスミッション操作エレメントと、有利にはシフトドラムの外周面で作用結合されており、シフトドラムが回転可能に配置されており、シフトドラムの回転によってトランスミッションの変速比が切換可能である形式のものにおいて、駆動モータが、シフトドラムに設けられた切欠き内に少なくとも部分的に収容されていることを特徴とするトランスミッション。
【請求項２】
駆動モータが電動モータである、請求項１記載のトランスミッション。
【請求項３】
駆動モータが、有利には該駆動モータのハウジングで、トランスミッションハウジングの一部に相対回動不能に配置されている、請求項１または２記載のトランスミッション。
【請求項４】
駆動モータが、中間接続された減速伝動装置を介してシフトドラムを駆動するようになっている、請求項１から３までのいずれか１項記載のトランスミッション。
【請求項５】
減速伝動装置が、シフトドラムに設けられた切欠き内に少なくとも部分的に収容されている、請求項４記載のトランスミッション。
【請求項６】
原動機車両のためのトランスミッションの操作機構を制御するための電動モータ式アクチュエータにおいて、固定エレメントが設けられており、該固定エレメントによって当該アクチュエータが支持エレメントに対して組み付けられ得るようになっており、シフトドラムが設けられており、該シフトドラムが、前記固定エレメントに対して相対的に回転するように組み付けられており、電動モータが設けられており、該電動モータがシフトドラム内に同軸的に組み付けられており、該電動モータが、前記固定エレメントに対して相対回動不能に組み付けられたステータと、ロータとを有しており、該ロータが、シフトドラムと一緒に回転するようにハーモニックドライブ機構によってシフトドラムと駆動結合されており、該ハーモニックドライブ機構が、ロータと一緒に回転するように該ロータに組み付けられたウエーブジェネレータと、前記固定エレメントに対して相対回動不能に前記ウエーブジェネレータに対して同心的に組み付けられた環状のスプライン歯車と、前記ウエーブジェネレータと前記環状のスプライン歯車との間に配置されたフレキシブルなスプライン歯車とを有しており、該フレキシブルなスプライン歯車がシフトドラムと駆動結合されており、該フレキシブルなスプライン歯車が、前記環状のスプライン歯車よりも少ないスプライン歯を有しており、前記ウエーブジェネレータが前記フレキシブルなスプライン歯車のスプライン歯と前記環状のスプライン歯車のスプライン歯とを、互いに所定の角度間隔を置いて配置された個所で噛み合わせるように前記ウエーブジェネレータが成形されており、該噛合い個所の間では前記フレキシブルなスプライン歯車のスプライン歯が前記環状のスプライン歯車のスプライン歯から分離されていることを特徴とする電動モータ式アクチュエータ。
【請求項７】
操作機構が、−４０：１〜−６０：１の駆動比を有している、請求項６記載の電動モータ式アクチュエータ。
【請求項８】
ウエーブジェネレータが楕円形の構造体を有しており、フレキシブルなスプライン歯車が環状のスプライン歯車と、ウエーブジェネレータの長軸に沿って直径方向で互いに向かい合って位置する個所で噛み合っている、請求項６または７記載の電動モータ式アクチュエータ。
【請求項９】
フレキシブルなスプライン歯車がカップ形に形成されていて、外周面に複数のスプライン歯を備えた環状の部分と、ハブ構造体と、フレキシブルな円筒状のウェブ部分とを有しており、該ウェブ部分が前記環状の部分と前記ハブ構造体とを結合しており、フレキシブルなスプライン歯車が前記ハブ構造体によってシフトドラムに固定されている、請求項６から８までのいずれか１項記載の電動モータ式アクチュエータ。
【請求項１０】
ハブ構造体が、ねじまたはこれに類する固定手段によってシフトドラムに固定されている、請求項９記載の電動モータ式アクチュエータ。
【請求項１１】
ハブ構造体がシフトドラムに弾性的に取り付けられている、請求項９記載の電動モータ式アクチュエータ。
【請求項１２】
ハブ構造体が弾性的なブシュによってシフトドラムに取り付けられており、該弾性的なブシュが、ハブ構造体とシフトドラムとの互いに向かい合って位置する周面の間に圧縮下に組み付けられている、請求項９記載の電動モータ式アクチュエータ。
【請求項１３】
電動モータが円筒状のモータハウジングの内部に組み付けられており、該円筒状のモータハウジングが環状のスプライン歯車を規定しており、シフトドラムが、前記円筒状のモータハウジングの外径部分に回転可能に組み付けられている、請求項６から１２までのいずれか１項記載の電動モータ式アクチュエータ。
【請求項１４】
２つの電動モータ／シフトドラム装置が互いに同軸的に中心軸に組み付けられている、請求項６から１２までのいずれか１項記載の電動モータ式アクチュエータ。
【請求項１５】
中心軸に軸方向の切欠きが設けられている、請求項１４記載の電動モータ式アクチュエータ。
【請求項１６】
中心軸に電動モータのステータが取り付けられており、該ステータの半径方向外側にロータが回転可能に組み付けられている、請求項１４または１５記載の電動モータ式アクチュエータ。
【請求項１７】
シフトドラム／電動モータ装置が、トランスミッションハウジング内での配置のために形成されている、請求項６から１６までのいずれか１項記載の電動モータ式アクチュエータ。
【請求項１８】
原動機車両のクラッチ機構、ギヤ段操作機構またはブレーキを制御するための電動モータ式アクチュエータにおいて、電動モータと、該電動モータの出力軸と、駆動機構とが設けられており、該駆動機構が、電動モータの出力軸に該出力軸と一緒に回転するように固定された太陽歯車と、電動モータの出力軸に対して同軸的に回転するように組み付けられた環状の遊星キャリヤと、該遊星キャリヤに対して対称的に所定の角度間隔を置いて配置された状態で組み付けられた一連の遊星歯車とを有しており、該遊星歯車が第１の内歯車と第２の内歯車とに噛み合っており、一方の内歯車が定位置に固定されており、他方の内歯車が出力エレメントに形成されており、該出力エレメントが出力軸に対して同軸的に回転するように取り付けられており、所要の駆動比を提供するために、第１の内歯車に設けられた歯の歯数が、第２の内歯車に設けられた歯の歯数とは異なっていることを特徴とする電動モータ式アクチュエータ。
【請求項１９】
駆動機構が４０：１〜６０：１の駆動比を有している、請求項１８記載の電動モータ式アクチュエータ。
【請求項２０】
各遊星歯車がダブルピニオンの形を有していて、各遊星歯車が一次ピニオンと二次ピニオンとを規定しており、一次ピニオンが太陽歯車と第１の内歯車とに噛み合っており、二次ピニオンが第２の内歯車に噛み合っている、請求項１８または１９記載の電動モータ式アクチュエータ。
【請求項２１】
一次ピニオンが、出力エレメントに形成された内歯車に噛み合っており、二次ピニオンが定位置の内歯車に噛み合っている、請求項２０記載の電動モータ式アクチュエータ。
【請求項２２】
一次ピニオンが定位置の内歯車に噛み合っており、二次ピニオンが、出力エレメントに形成された内歯車に噛み合っている、請求項２０記載の電動モータ式アクチュエータ。
【請求項２３】
太陽歯車と、遊星歯車の第１のピニオンおよび第２のピニオンとが等しい大きさを有しており、ただし一次ピニオンに設けられた歯の歯数が、二次ピニオンに設けられた歯の歯数とは約１０％だけ異なっている、請求項２０から２２までのいずれか１項記載の電動モータ式アクチュエータ。
【請求項２４】
遊星歯車が個々のピニオンであり、該ピニオンが、第１の内歯車および第２の内歯車の軸線に対して斜めに延びる軸線に沿って組み付けられていて、遊星歯車の一方の端部が、歯数の少ない方の内歯車と小径部分に沿って噛み合っており、遊星歯車の他方の端部が、歯数の多い方の内歯車と大径部分に沿って噛み合っている、請求項１８または１９記載の電動モータ式アクチュエータ。
【請求項２５】
出力エレメントが、ギヤ段シフト機構の運動を制御するために形成されたシフトドラムである、請求項１８から２４までのいずれか１項記載の電動モータ式アクチュエータ。
【請求項２６】
電動モータが円筒状のハウジングの内部に組み付けられており、該円筒状のハウジングが定位置の内歯車を規定しており、シフトドラムが前記円筒状のハウジングの外径部分に回転可能に組み付けられており、相対的に回転可能な内歯車が、シフトドラムの内径部分に設けられている、請求項２５記載の電動モータ式アクチュエータ。
【請求項２７】
定位置の内歯車が円筒状のハウジングにより規定されており、相対的に回転可能な内歯車が出力リングギヤにより規定されており、該出力リングギヤがシフトドラムにフレキシブルに取り付けられている、請求項２６記載の電動モータ式アクチュエータ。
【請求項２８】
出力リングギヤの外径部分とシフトドラムの内径部分との間にエラストマ製のブシュが半径方向の圧縮下に配置されている、請求項２７記載の電動モータ式アクチュエータ。
【請求項２９】
円筒状のハウジングと、シフトドラムの内径部分との間にシール手段が設けられている、請求項２６から２８までのいずれか１項記載の電動モータ式アクチュエータ。
【請求項３０】
２つのシフトドラム／電動モータ装置が互いに同軸的に組み付けられている、請求項２７から２９までのいずれか１項記載の電動モータ式アクチュエータ。
【請求項３１】
一方のシフトドラムに設けられたピン構造体が、他方のシフトドラムに設けられたスリーブ構造体と係合している、請求項３０記載の電動モータ式アクチュエータ。
【請求項３２】
両シフトドラムの間に軸方向の軸受けもしくはスラスト軸受けが設けられている、請求項３１記載の電動モータ式アクチュエータ。
【請求項３３】
軸方向の軸受けもしくはスラスト軸受けを弾性的に負荷するための手段が設けられている、請求項３２記載の電動モータ式アクチュエータ。
【請求項３４】
２つの電動モータ／シフトドラム装置が互いに同軸的に１つの中心軸に組み付けられている、請求項３０記載の電動モータ式アクチュエータ。
【請求項３５】
中心軸に軸方向の切欠きが設けられている、請求項３４記載の電動モータ式アクチュエータ。
【請求項３６】
中心軸に電動モータのステータが固定されており、該ステータの半径方向外側にロータが回転可能に組み付けられている、請求項３４または３５記載の電動モータ式アクチュエータ。
【請求項３７】
シフトドラム／電動モータ装置が、トランスミッションハウジング内での配置のために形成されている、請求項２６から３６までのいずれか１項記載の電動モータ式アクチュエータ。
【請求項３８】
出力エレメントがスピンドルアクチュエータを駆動するようになっている、請求項１８から２４までのいずれか１項記載の電動モータ式アクチュエータ。
【請求項３９】
出力エレメントがボール循環型スピンドルアクチュエータを駆動するようになっており、該ボール循環型スピンドルアクチュエータが内側ねじ山部分と外側ねじ山部分とを有しており、両ねじ山部分の間に規定されたねじ山構造体内に一連のボールが配置されており、出力エレメントが、ボール循環型スピンドルアクチュエータの一方のねじ山部分を規定しており、ボール循環型スピンドルアクチュエータの他方のねじ山部分が、軸方向では運動可能であるが、出力エレメントに対する回転に関しては制限されている、請求項３８記載の電動モータ式アクチュエータ。
【請求項４０】
スピンドルアクチュエータの内側ねじ山部分と外側ねじ山部分との間に補償ばねが設けられている、請求項３８または３９記載の電動モータ式アクチュエータ。
【請求項４１】
出力エレメントがラック機構を駆動するようになっている、請求項１８から２４までのいずれか１項記載の電動モータ式アクチュエータ。
【請求項４２】
出力エレメントがピニオンにより規定されており、該ピニオンがラックと噛み合っており、該ラックが前記ピニオンの回転軸線に対して直交する方向で組み付けられている、請求項４１記載の電動モータ式アクチュエータ。
【請求項４３】
主として本明細書中で図１〜図７の図面につき説明しかつ該図面に図示したような電動モータ式アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、内燃機関等の原動機を備えた原動機車両（Ｍｏｔｏｒｆａｈｒｚｅｕｇ）の自動的なトランスミッションシステムのギヤ段シフト機構を制御するためのシフトアクチュエータおよび特に電動モータ式アクチュエータに関する。
【０００２】
自動的なトランスミッションシステムのギヤ段シフト機構を制御するために使用される電動モータ式アクチュエータでは、通常、高い変速比を減少させるために、たとえば英国特許第２３２５０３６号明細書、同第２３１３８８５号明細書および同第２３０９７６１号明細書（これらの英国特許明細書に開示されている内容は本願明細書中に包含されるものとする）に開示されているようなウォーム・ウォーム歯車駆動機構が使用される。これにより電動モータの駆動は高い回転数でかつ比較的低いトルクにおいて、ギヤ段シフト機構を操作するために必要となる比較的高いトルクならびに低い回転数へ変換される。通常、このような機構の駆動比は４０：１〜６０：１のオーダにあることが望ましい。
【０００３】
これまで使用されていたウォーム歯車駆動装置には次のような欠点がある。すなわち、ウォーム歯車駆動装置は比較的大きくかつ、原動機車両のための自動的なトランスミッションシステムにおいて存在する組込み制限に関して深刻な障害をもたらす。
【０００４】
さらに、たとえば英国特許第２３０８８７４号明細書および英国特許第２３１１８２９号明細書（これらの英国特許明細書に開示されている内容は本願明細書中に包含されるものとする）に開示されているようなシフトドラムを備えたこのような電動モータ式アクチュエータの使用も、これに関連した特別な障害をもたらす。
【０００５】
このようなトランスミッションはさらに、欧州特許第０６５４６２４号明細書に基づき公知である。欧州特許第０６５４６２４号明細書に記載のこのトランスミッションは駆動装置として電動モータを有しており、この電動モータはトランスミッションの外部に配置されていて、歯車段によってギヤ段チェンジのためのシフトドラムを駆動する。この所要構成スペースは、２つまたはそれ以上のこのようなシフトドラムによって、たとえばトランスミッションのクラッチをも操作したい場合には一層高められる。このような操作は、たとえばダブルクラッチ式トランスミッションまたは負荷感応式のパワーシフトクラッチを備えた負荷感応式トランスミッションの場合に有利となる。
【０００６】
本発明の課題は、公知先行技術に比べて小さな所要構成スペースしか有しず、しかも簡単でかつ好都合に製造可能となるようなトランスミッションおよび操作装置を提供することである。
【０００７】
本発明の有利な実施態様では、コンパクトな電動モータ式アクチュエータを提供するために、シフトドラムを備えた同心的な構造の高い変速比を有する駆動装置が使用される。
【０００８】
本発明の１対象は、原動機車両のギヤ段セレクト機構を制御するための電動モータ式アクチュエータである。この場合、電動モータ式アクチュエータが固定エレメントを有しており、この固定エレメントにより当該アクチュエータが支持エレメントに対して組み付けられ得るようになっており、さらに電動モータ式アクチュエータがシフトドラムを有しており、該シフトドラムが、前記固定エレメントに対して相対的に回転するように組み付けられており、さらに電動モータ式アクチュエータが電動モータを有しており、該電動モータがシフトドラムの内部に同軸的に組み付けられており、該電動モータが、前記固定エレメントに対して相対回動不能に組み付けられたステータと、ロータとを有しており、該ロータが、シフトドラムと一緒に回転するようにハーモニックドライブ機構（Ｏｂｅｒｗｅｌｌｅｎａｎｔｒｉｅｂ）によってシフトドラムと駆動結合されており、該ハーモニックドライブ機構が、ロータと一緒に回転するように該ロータに組み付けられたウエーブジェネレータと、前記固定エレメントに対して相対回動不能に前記ウエーブジェネレータに対して同心的に組み付けられた環状のスプライン歯車（Ｋｅｉｌｚａｈｎｒａｄ）と、前記ウエーブジェネレータと前記環状のスプライン歯車との間に配置されたフレキシブルなスプライン歯車とを有しており、該フレキシブルなスプライン歯車がシフトドラムと駆動結合されており、該フレキシブルなスプライン歯車が、前記環状のスプライン歯車よりも少ないスプライン歯（Ｋｅｉｌ）を有しており、前記ウエーブジェネレータが前記フレキシブルなスプライン歯車のスプライン歯と前記環状のスプライン歯車のスプライン歯とを、互いに所定の角度間隔を置いて配置された個所で噛み合わせるように前記ウエーブジェネレータが成形されており、該噛合い個所の間では前記フレキシブルなスプライン歯車のスプライン歯が前記環状のスプライン歯車のスプライン歯から分離されている。本発明の枠内で「ハーモニックドライブ機構」とは、たとえばドイツ連邦共和国特許第１９９２７９５７号明細書に基づき公知であり、かつ同ドイツ連邦共和国特許明細書において「波動歯車伝動装置（Ｗｅｌｌｅｎｇｅｔｒｉｅｂｅｅｉｎｒｉｃｈｔｕｎｇ）」と呼ばれているようなハーモニックドライブである。さらに、有利には減速伝動装置、たとえば差動伝動装置、遊星歯車伝動装置またはこれに類するものを使用することができる。
【０００９】
前で説明したアクチュエータでは、電動モータとハーモニックドライブ機構とが同軸的にシフトドラムの内部に配置されており、これによりコンパクトなアクチュエータが得られる。ハーモニックドライブ機構の駆動比は環状のスプライン歯車とフレキシブルなスプライン歯車との間のスプライン歯数の差に関連している：
すなわち、駆動比は
【００１０】
【数１】
2004513314.tif 000003
【００１１】
式中
ｎ＝環状のスプライン歯車とフレキシブルなスプライン歯車との間のスプライン歯の歯数差；
Ｎ＝フレキシブルなスプライン歯車のスプライン歯の歯数。
【００１２】
この場合、負の値は、シフトドラムの回転がロータの回転方向とは逆の方向へ行われることを表している。
【００１３】
駆動比は−４０：１〜−６０：１のオーダにあることが有利である。典型的な例では、環状のスプライン歯車が１０２枚のスプライン歯を有しており、フレキシブルなスプライン歯車が１００枚のスプライン歯を有しており、これにより−５０：１の駆動比が得られる。
【００１４】
本発明の１実施態様では、本発明による電動モータ／シフトドラムアクチュエータが個々に形成されているので、このアクチュエータは、ギヤ段セレクト機構を操作するために、適当な位置で、たとえばトランスミッションハウジングに固定され得る。しかし、特に、同時に係属中の英国特許出願第００２８３１０号明細書および同第０１０３３１２号明細書（これらの英国特許出願明細書に開示されている内容は本願明細書中に包含されるものとする）に開示されているようなダブルクラッチ式トランスミッションシステムで使用するためには、ダブルシフトドラムアクチュエータを準備することが有利である。さらに、本発明のシフトドラムアクチュエータは有利には原動機車両のトランスミッションハウジング内に配置されていてよい。
【００１５】
本発明の別の対象は、原動機車両のクラッチ機構、ギヤ段セレクト機構またはブレーキを制御するための電動モータ式アクチュエータである。この場合、該電動モータ式アクチュエータが電動モータと、該電動モータの出力軸と、遊星歯車駆動機構とを有しており、該遊星歯車駆動機構が、電動モータの出力軸に該出力軸と一緒に回転するように固定された太陽歯車（サンギヤ）と、電動モータの出力軸に対して同軸的に回転するように組み付けられた環状の遊星キャリヤと、該遊星キャリヤに対して対称的に所定の角度間隔を置いて配置された状態で組み付けられた一連の遊星歯車（プラネタリギヤ）とを有しており、該遊星歯車が第１の内歯車（インターナルギヤ）と第２の内歯車とに噛み合っており、しかも一方の内歯車が定位置に固定されており、他方の内歯車が出力エレメントに形成されており、該出力エレメントが出力軸に対して同軸的に回転するように取り付けられており、所要の駆動比を提供するために、第１の内歯車に設けられた歯の歯数が、第２の内歯車に設けられた歯の歯数とは異なっている。
【００１６】
本発明の有利な実施態様では、各遊星歯車が二重ピニオンもしくはダブルピニオンの形を有していて、各遊星歯車が一次ピニオンと二次ピニオンとを規定しており、一次ピニオンが太陽歯車と第１の内歯車とに噛み合っており、二次ピニオンが第２の内歯車に噛み合っている。この実施態様の別の構成では、一次ピニオンが、出力エレメントに形成された内歯車に噛み合っており、二次ピニオンが定位置の内歯車に噛み合っている。上で説明した駆動機構では、駆動比が：
【００１７】
【数２】
2004513314.tif 000004
【００１８】
であり、ただし式中；
Ｎ１＝定位置の内歯車に設けられた歯の歯数；
Ｎ２＝第２の内歯車に設けられた歯の歯数；
Ｎ３＝遊星歯車の二次ピニオンに設けられた歯の歯数；
Ｎ４＝遊星歯車の一次ピニオンに設けられた歯の歯数；
Ｎ５＝太陽歯車に設けられた歯の歯数；
であり、しかも
Ｎ１＝Ｎ３＋Ｎ４＋Ｎ５；
Ｎ２＝２Ｎ４＋Ｎ５
である。
【００１９】
したがって、値Ｎ３、Ｎ４およびＮ５は、所要の駆動比、つまり一般には４０：１〜６０：１である駆動比が提供されるように選択されなければならない。太陽歯車と、遊星歯車の一次ピニオンおよび二次ピニオンとがほぼ同じ大きさを有しているので、Ｎ３とＮ４との間に１０％の歯数が存在する場合には、５０：１のオーダの駆動比が得られる。
【００２０】
この実施態様の択一的な別の構成では、一次ピニオンが定位置の内歯車に噛み合っており、二次ピニオンが、出力エレメントに形成された内歯車に噛み合っている。この駆動機構では、駆動比が；
【００２１】
【数３】
2004513314.tif 000005
【００２２】
であり、ただし；
Ｎ１＝２Ｎ３＋Ｎ５；
Ｎ２＝Ｎ３＋Ｎ４＋Ｎ５
である。
【００２３】
したがって、値Ｎ３、Ｎ４およびＮ５はやはり、所要の駆動比、つまり一般に４０：１〜６０：１である駆動比が提供されるように選択されなければならない。
【００２４】
本発明のさらに別の実施態様では、遊星歯車が個々のピニオンであり、該ピニオンが、第１の内歯車および第２の内歯車の軸線に対して斜めに延びる軸線に沿って組み付けられているので、遊星歯車は一方の端部では、歯数の少ない方の内歯車と小径部分で噛み合っており、他方の端部では、歯数の多い方の内歯車と大径部分で噛み合っている。
【００２５】
この実施態様では、駆動比が；
【００２６】
【数４】
2004513314.tif 000006
【００２７】
であり、ただし式中；
Ｎ１＝定位置の内歯車に設けられた歯の歯数；
Ｎ２＝第２の内歯車に設けられた歯の歯数；
Ｎ５＝太陽歯車に設けられた歯の歯数；
である。
【００２８】
前で説明した実施態様の場合と同様に、値Ｎ１、Ｎ２およびＮ３は、所要の駆動比、つまり一般には４０：１〜６０：１である駆動比が提供されるように選択され得る。
【００２９】
本発明において使用される駆動装置は、特にたとえば英国特許第２３０８８７４号明細書および同第２３１１８２９号明細書（これらの英国特許明細書に開示されている内容は本願明細書中に包含されるものとする）に開示されているようなシフトドラムと一緒に使用するために有利である。この場合、電動モータと駆動機構とはシフトドラムの内部に同軸的に組み付けられていてよい。前で説明した駆動機構は択一的にはリニア式のアクチュエータ、たとえばボール循環型スピンドルアクチュエータまたはラック機構と一緒に使用され得る。
【００３０】
このことは請求項１に記載の構成により解決される。本発明の有利な構成は、従属項形式で記載の各請求項に記載されている。
【００３１】
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【００３２】
図１には、本発明による電動モータ式アクチュエータで使用されるハーモニックドライブ機構１０が示されている。図１に示したように、このハーモニックドライブ機構１０はウェーブジェネレータ１２を有しており、このウェーブジェネレータ１２は電動モータの出力軸１４に組み付けられている。この場合、ウェーブジェネレータ１２は出力軸１４と一緒に回転するように出力軸１４とスプライン結合されている。ウェーブジェネレータ１２は楕円形の形状を有しており、この楕円形のウェーブジェネレータ１２の外周面には、肉薄でフレキシブルな、一貫して延びるローラ軸受け１８が配置されている。
【００３３】
ローラ軸受け１８の外レースには、フレキシブルなスプライン歯車（「フレクスプライン」とも呼ばれる）２０が組み付けられている。この場合、フレキシブルなスプライン歯車２０は薄くてフレキシブルなエンドレスベルトを有しており、このエンドレスベルトの外側の表面には軸方向に延びる複数のスプライン歯２２が設けられている。
【００３４】
ウェーブジェネレータ１２とフレキシブルなスプライン歯車２０とから成る装置に対して同心的に、環状のスプライン歯車（「サーキュラスプライン」とも呼ばれる）２４が回転不能に組み付けられている。この環状のスプライン歯車２４の内周面は軸方向に延びる一列の複数のスプライン歯２６を有している。環状のスプライン歯車２４は、楕円形のウェーブジェネレータ１２とローラ軸受け１８とフレキシブルなスプライン歯車２０とから成る楕円形の装置の長軸（主軸）に等しい内径を有しているので、フレキシブルなスプライン歯車２０のスプライン歯２２は、ウェーブジェネレータ１２の長軸に沿って直径方向で互いに向かい合って位置する位置で環状のスプライン歯車２４のスプライン歯２６と噛み合っている。
【００３５】
ウェーブジェネレータ１２の短軸（副軸）は、フレキシブルなスプライン歯車２０のスプライン歯２２が、ウェーブジェネレータ１２の短軸の部分で環状のスプライン歯車２４のスプライン歯２６から半径方向で分離されるように形成されている。
【００３６】
環状のスプライン歯車２４に設けられたスプライン歯２６はフレキシブルなスプライン歯車２０のスプライン歯２２に対して対応する形状を有しており、この場合、フレキシブルなスプライン歯車２０には、環状のスプライン歯車２４のスプライン歯２６よりも少ない枚数のスプライン歯２２が設けられている。
【００３７】
出力軸１４の回転時では、ウェーブジェネレータ１２が回転駆動されるので、フレキシブルなスプライン歯車２０が環状のスプライン歯車２４と噛み合っている噛合い点は、環状のスプライン歯車２４を巡るように運動する。スプライン歯２２の枚数とスプライン歯２６の枚数とが互いに異なっていることに基づき、両スプライン歯２２，２６の間の噛合いにより、接触点が環状のスプライン歯車２４を巡るように運動する間、フレキシブルなスプライン歯車２０は環状のスプライン歯車２４に対して相対的に逆方向へ運動するようになる。
【００３８】
たとえば図２ａ〜図２ｄに示したようにウェーブジェネレータ１２が時計回り方向に回転される場合につき説明すると、ウェーブジェネレータ１２が図２ｂに示したように９０゜だけ回転した場合に、フレキシブルなスプライン歯車２０は、フレキシブルなスプライン歯車２０に設けられたスプライン歯２２と環状のスプライン歯車２４に設けられたスプライン歯２６との歯数差の１／４に相当する分だけ逆時計回りの方向に運動している。たとえば環状のスプライン歯車２４に設けられたスプライン歯２６の歯数が１０２枚で、フレキシブルなスプライン歯車２０に設けられたスプライン歯２２の歯数が１００枚である場合に、フレキシブルなスプライン歯車２０は環状のスプライン歯車２４に対してスプライン歯１／２枚分だけ逆時計回りの方向に運動している。図２ｃに示したように、同様にウェーブジェネレータ１２が１８０゜だけ回転した後では、フレキシブルなスプライン歯車２０が環状のスプライン歯車２４に対してスプライン歯１枚分だけ逆時計回りの方向に運動している。そして図２ｄに示したように、ウェーブジェネレータ１２が３６０゜だけ回転した後では、フレキシブルなスプライン歯車２０は環状のスプライン歯車２４に対してスプライン歯２枚分だけ逆時計回りの方向に運動している。
【００３９】
したがって、上で説明したハーモニックドライブ機構１０は以下の駆動比を有している；
【００４０】
【数５】
2004513314.tif 000007
【００４１】
式中、ｎ＝スプライン歯２２とスプライン歯２６との歯数差
Ｎ＝フレキシブルなスプライン歯車２０に設けられたスプライン歯２２の歯数。
【００４２】
すなわち、上で説明した例で云えば、駆動比は−５０：１である。この場合、負の値は、駆動が逆転されていることを表している。すなわち、時計回り方向での電動モータ１６の５０回転当たり、フレキシブルなスプライン歯車２０が逆時計回りの方向で１回転だけ回転するわけである。
【００４３】
図３に示したように、コンタクトフリーの電動モータ１６が円筒状のモータハウジング３２内に組み付けられている。モータハウジング３２の一方の端部には、半径方向外側へ向けられたフランジ構造体３４が形成されており、このフランジ構造体３４を介してモータハウジング３２は、適当な手段、たとえばねじ締結によって、たとえばトランスミッションハウジングに固定される。
【００４４】
モータハウジング３２の他方の端部３６では、モータハウジング３２に対して同軸的に、電動モータ１６の出力軸１４が延びている。モータハウジング３２には、ローラ軸受け４６によってシフトドラム（Ｓｃｈａｌｔｔｒｏｍｍｅｌ）４０が組み付けられている。
【００４５】
出力軸１４には、電動モータ１６と、シフトドラム４０の閉じられた端部４４との間で楕円形のウェーブジェネレータ１２が組み付けられている。このウェーブジェネレータ１２にはローラ軸受け１８が組み付けられており、このローラ軸受け１８にはフレキシブルなスプライン歯車２０が組み付けられている。フレキシブルなスプライン歯車２０はカップ形に形成されており、このカップ形のスプライン歯車２０のフレキシブルな環状の部分５０はその外周面に軸方向の複数のスプライン歯２２を備えている。この場合、環状の部分５０はローラ軸受け１８に組み付けられている。フレキシブルなスプライン歯車２０はさらにハブ構造体５２を備えており、このハブ構造体５２はシフトドラム４０の閉じられた端部４４に、ねじまたはこれに類するものによって固定されている。さらに、出力軸１４に対して同軸的にフレキシブルな円筒状のウェブ部分５４が延びており、このウェブ部分５４はフレキシブルなスプライン歯車２０の環状の部分５０とハブ構造体５２とを互いに結合している。
【００４６】
ウェーブジェネレータ１２と、このウェーブジェネレータ１２に組み付けられたフレキシブルなスプライン歯車２０の環状の部分５０とに対して同心的に、定定位置の環状のスプライン歯車２４がモータハウジング３２と一体に形成されている。択一的には、別体の環状のスプライン歯車２４が適当な形式でモータハウジング３２に固定されていてもよい。環状のスプライン歯車２４はその内周面に複数のスプライン歯２６を有している。
【００４７】
図３に示した電動モータ式シフトドラムアクチュエータを用いると、電動モータ１６が励起された場合に、出力軸１４の回転によってフレキシブルなスプライン歯車２０と、このフレキシブルなスプライン歯車２０に取り付けられたシフトドラム４０とが互いに逆方向に駆動され、この場合、フレキシブルなスプライン歯車２０に設けられたスプライン歯２２と、定位置の環状のスプライン歯車２４に設けられたスプライン歯２６との歯数差に関連した駆動比は、一般に−４０：１〜−６０：１である。
【００４８】
図４に示したダブルシフトドラムアクチュエータでは、第１のシフトドラム２００と第２のシフトドラム２０２とが回転可能に互いに同軸的に１つの軸２０４に組み付けられている。軸２０４の一方の端部はピン構造体２０６内に組み付けられており、このピン構造体２０６はトランスミッションハウジング２０８に設けられている。軸２０４の他方の端部はクラッチハウジング２１０にナット２１２，２１４によって固定されている。両シフトドラム２００，２０２の外側の端部は閉じられていて、シールされたローラ軸受け２１６によって軸２０４に組み付けられている。両シフトドラム２００，２０２の内側の端部は、それぞれローラ軸受け２２０によって環状のエレメント２１８に組み付けられており、この環状のエレメント２１８は軸２０４の中央部に回転しないように固定されている。両シフトドラム２００，２０２の内径部分と環状のエレメント２１８の外径部分との間には、シール部材２２２が設けられている。
【００４９】
軸２０４には、２つの永久磁石式の電動モータ２３０が組み付けられており、この場合、これらの電動モータ２３０はシフトドラム２００，２０２の内部に同軸的にかつシフトドラム２００，２０２の閉じられた外側の端部に並んで配置されている。電動モータ２３０は、軸２０４に回転しないように組み付けられた環状のステータ２３２と、このステータ２３２に、シールされたローラ軸受け２３６によって回転するように組み付けられたロータ２３４とを有している。このロータ２３４の内側の端部には、楕円形のウェーブジェネレータ２３８がこのロータ２３４と一緒に回転するように固定されている。
【００５０】
ウェーブジェネレータ２３８の外周面に組み付けられたローラ軸受け２４２と、環状のエレメント２１８の内径部分との間では、各電動モータ２３０に対して同軸的にフレキシブルなスプライン歯車２４０が組み付けられている。このフレキシブルなスプライン歯車２４０の外周面と環状のエレメント２１８の内径部分とは、それぞれ複数のスプライン歯を備えており、これらのスプライン歯はウェーブジェネレータ２３８の長軸上で互いに噛み合っている。フレキシブルなスプライン歯車２４０は環状のエレメント２１８よりも少ないスプライン歯を有している。
【００５１】
フレキシブルなスプライン歯車２４０はフレキシブルなウェブ部分２４４を有している。このウェブ部分２４４は電動モータ２３０に対して同軸的にシフトドラム２００，２０２の閉じられた端部に向かって延びていて、端部にハブ構造体２４６を有している。このハブ構造体２４６は半径方向内側へ向けられたフランジ構造体２４８と、減じられた直径を有する円筒状の部分２５０とによって規定されている。この円筒状の部分２５０はフランジ構造体２４８の内周面からシフトドラム２００，２０２の閉じられた端部へ向かって延びている。ハブ構造体２４６の円筒状の部分２５０の外径部分とシフトドラム２００，２０２の内径部分との間には、エラストマ製のブシュ２５２が圧縮下に組み付けられており、これによりフレキシブルなスプライン歯車２４０はシフトドラム２００，２０２と軸方向および半径方向の弾性を持って駆動結合される。
【００５２】
軸２０４には、軸方向の溝２５４が設けられており、この溝２５４は電動モータ２３０への電気的な接続のための線路として働くと同時に、軸２０４と環状のエレメント２１８とステータ２３２との相対的な回動を阻止するスプラインとしても働くことができる。
【００５３】
各シフトドラム２００，２０２には、シフトドラム２００，２０２の角度運動を測定するための位置センサ２５６が設けられている。
【００５４】
図４につき説明したアクチュエータにおいて電動モータ２３０が励起されると、ウェーブジェネレータ２３８の回転により、フレキシブルなスプライン歯車２４０のスプライン歯と環状のエレメント２１８のスプライン歯とが互いに噛み合っている噛合い点が円を描いて運動するようになる。このことは、フレキシブルなスプライン歯車２４０のスプライン歯と、環状のエレメント２１８のスプライン歯との歯数差に基づき、フレキシブルなスプライン歯車２４０の回転を生ぜしめ、これによりシフトドラム２００，２０２が駆動される。
【００５５】
図４につき説明したダブルシフトドラム配置は、特に同時に係属中の英国特許出願第００２８３１０号明細書および同第０１０３３１２号明細書に開示されているような形式のダブルクラッチ式トランスミッションシステムのために適している。この場合、たとえば一方のシフトドラム２００は、ギヤ段Ｒ、１、３、５を一方のクラッチと一緒に制御するように配置されていてよく、他方のシフトドラム２０２は、ギヤ段２、４、６を他方のクラッチと一緒に制御するように配置されていてよい。
【００５６】
図５に示した実施例では、電動モータ３１０がモータフランジ３１２を有しており、このモータフランジ３１２は３つの孔３１４を備えている。これらの孔３１４は突起３１６に配置されており、これらの突起３１６は互いに所定の角度間隔を置いて配置されている。これらの孔３１４によって、電動モータ３１０を、たとえば原動機車両（Ｍｏｔｏｒｆａｈｒｚｅｕｇ）のトランスミッションハウジングとねじ締結することができる。モータフランジ３１２を貫いて、電動モータ３１０の出力軸３１８が延びている。
【００５７】
電動モータ３１０の出力軸３１８には、この出力軸３１８と一緒に回転するように太陽歯車（サンギヤ）３２０が固定されている。この太陽歯車３２０はＮ５枚の歯を有している。
【００５８】
出力軸３１８に対して同軸的に遊星キャリヤ３２２が配置されており、この場合、遊星キャリヤ３２２は軸方向で太陽歯車３２０とモータフランジ３１２の外面との間に配置されている。遊星キャリヤ３２２には、３つの遊星歯車（プラネタリギヤ）３２４が回転可能に取り付けられている。この場合、これらの遊星歯車３２４は遊星キャリヤ３２２を中心にして互いに等角度の間隔を置いて配置されている。各遊星歯車３２４はダブルピニオンを有しており、このダブルピニオンは、太陽歯車３２０と噛み合った一次ピニオン３２６と、二次ピニオン３２８とを備えている。一次ピニオン３２６と二次ピニオン３２８とは互いに対して相対的に回転可能に取り付けられている。一次ピニオン３２６はＮ４枚の歯を有しており、二次ピニオン３２８はＮ３枚の歯を有している。
【００５９】
二次ピニオン３２８は定位置のインターナルギヤもしくは内歯車３３０と噛み合っており、この内歯車３３０は環状のフランジ３３２に形成されている。このフランジ３３２はモータフランジ３１２の外面から出力軸３１８に対して同軸的にかつ半径方向で遊星キャリヤ３２２から外方へ向かって延びている。定位置の内歯車３３０はＮ１枚の歯を有しており、Ｎ１はＮ３＋Ｎ４＋Ｎ５に等しい。
【００６０】
一次ピニオン３２６はインターナルギヤもしくは内歯車３３４に噛み合っている。この内歯車３３４は出力エレメント３３６に形成される。この出力エレメント３３６は出力軸３１８に対して同軸的に回転するように組み付けられている。内歯車３３４はＮ２枚の歯を有しており、Ｎ２は２×Ｎ４＋Ｎ５に等しい。前で説明した伝動機構のための駆動比ｉは：
【００６１】
【数６】
2004513314.tif 000008
【００６２】
である。
【００６３】
Ｎ３、Ｎ４およびＮ５のための値は、有利には４０：１〜６０：１のオーダにある適当な変速比が得られるように設定されている。次の表１に記載したように、太陽歯車３２０と一次ピニオン３２６および二次ピニオン３２８とが同じ大きさを有していて、一次ピニオン３２６の歯数と二次ピニオン３２８の歯数とが約１０％だけ互いに異なっている場合に、５０：１のオーダの駆動比を達成することができる。太陽歯車３２０の大きさを変えることにより、駆動比に対して僅かな作用を及ぼすことができる。しかし、一次ピニオン３２６の歯数と二次ピニオン３２８の歯数との差の増減は、太陽歯車３２０における歯数を比較的大きく変えることによって補償することができる。
【００６４】
【表１】
2004513314.tif 000009
【００６５】
図６に示した択一的な別の駆動機構では、一次ピニオン３２６が定位置の内歯車３３０と噛み合っており、二次ピニオン３２８が出力エレメント３３６に形成された内歯車３３４と噛み合っている。
【００６６】
この伝動機構のための駆動比ｉは：
【００６７】
【数７】
2004513314.tif 000010
【００６８】
である。
【００６９】
Ｎ３、Ｎ４およびＮ５のための値はやはり、有利には４０：１〜６０：１のオーダにある適当な変速比が提供されるように設定される。次の表２に例が挙げられている：
【００７０】
【表２】
2004513314.tif 000011
【００７１】
図７には、前で説明した駆動機構が使用される原動機車両のギヤ段シフト機構のためのシフトドラム装置が示されている。電動モータ３１０は円筒状のハウジング３４０内に組み付けられており、この場合、電動モータ３１０は内側のフランジ３４２に固定されている。この内側のフランジ３４２はハウジング３４０の一方の端部３４４に並んで配置されている。ハウジング３４０の他方の端部には、外側のフランジ３４５が設けられており、この外側のフランジ３４５は、たとえばトランスミッションハウジングに固定されるように形成されている。ハウジング３４０の一方の端部３４４には、定位置の内歯車３３０が設けられている。
【００７２】
電動モータ３１０の出力軸３１８には、太陽歯車３２０が組み付けられている。
【００７３】
出力軸３１８に対して同軸的に、かつ軸方向で太陽歯車３２０と内側フランジ構造体３４２との間には、遊星キャリヤ３２２が配置されている。遊星キャリヤ３２２には、３つの遊星歯車３２４が回転可能に組み付けられており、この場合、遊星歯車３２４の一次ピニオン３２６は太陽歯車３２０と内歯車３３４とに噛み合っている。この内歯車３３４はシフトドラム３５０の内径部分に形成されている。遊星歯車３２４の二次ピニオン３２８は定位置の内歯車３３０に噛み合っており、この内歯車３３０はハウジング３４０の内径部分にハウジング３４０の端部３４４に並んで形成されている。
【００７４】
シフトドラム３５０はローラ軸受け３５２によって、円筒状のハウジング３４０の外径部分に回転可能に取り付けられている。シフトドラム３５０の、ハウジング３４０のフランジ３４５から遠い方の端部は閉じられており、この場合、シフトドラム３５０の閉じられた端部は電動モータ３１０の出力軸３１８に回転可能にローラ軸受け３５４によって取り付けられている。
【００７５】
電動モータ３１０が出力軸３１８を駆動すると、太陽歯車３２０は遊星歯車３２４を駆動するので、遊星歯車３２４は定位置の内歯車３３０を巡って転動する。内歯車３３４における一次ピニオン３２６の噛合いによってシフトドラム３５０が回転させられる。この場合、駆動比は通常、４０：１〜６０：１のオーダにある。
【００７６】
図８に示したリニア式の駆動装置は一般に、英国特許第２３２５０３６号明細書、同第２３１３８８５号明細書および同第２３０９７６１号明細書に開示されているようなハイドロリックマスタシリンダのピストンの運動を制御するために使用され得る。これにより、クラッチスレーブシリンダには、クラッチの締結・解放を制御するためのハイドロリック圧が供給される。択一的な構成としては、このような形式のリニア式のアクチュエータをクラッチの締結・解放を制御するために使用するか、または適当な機械的な結合機構またはケーブル駆動装置を介して変速比を選択するために使用することができる。
【００７７】
図８に示したリニア式のアクチュエータでは、遊星歯車駆動機構（Ｕｍｌａｕｆａｎｔｒｉｅｂｓｍｅｃｈａｎｉｓｍ）の出力エレメント３３６がローラ軸受け３６２によって環状のフランジ３３２に回転可能に組み付けられていて、さらにローラ軸受け３６４によって出力軸３１８に回転可能に組み付けられている。
【００７８】
出力エレメント３３６の、電動モータ３１０から遠い方の端部３６６は、ボール循環型スピンドルアクチュエータ３６８の内側ねじ山部分を規定している。この端部もしくは内側ねじ山部分３６６に対して同軸的に、ボール循環型スピンドルアクチュエータ３６８の外側ねじ山部分３７０が組み付けられていて、ねじ山構造体を形成している。このねじ山構造体は内側ねじ山部分３６６と外側ねじ山部分３７０とによって規定されており、この場合、両ねじ山部分３６６，３７０の間には、一連のボール３７２が配置されている。ボール循環型スピンドルアクチュエータ３６８の外側ねじ山部分３７０はプランジャピストン構造体３７４を有しており、このプランジャピストン構造体３７４はハウジング３７８の端壁３７６を貫いて延びており、この場合、プランジャピストン構造体３７４はハウジング３７８に対して軸方向で運動可能であるが、ただしハウジング３７８に対する回転運動に関しては制限されている。ハイドロリックマスタシリンダのピストンに直接にまたは間接的に接続されていてよいプランジャピストン構造体３７４は、出力エレメント３３６が電動モータ３１０によって駆動されると、出力エレメント３３６の回転によって軸方向に運動させられる。
【００７９】
出力エレメント３３６とボール循環型スピンドルアクチュエータ３６８の外側ねじ山部分３７０との間では、補償ばね３８０が作用しており、この補償ばね３８０は外側ねじ山部分３７０をハウジング３７８の端壁３７６へ向かって押圧している。したがって、補償ばね３８０は、クラッチばねにより加えられる荷重に抗して動作する。補償ばね３８０は通常では、クラッチが完全に締結されていて、かつボール循環型スピンドルアクチュエータ３６８がハウジング３７８の閉じられた端部から離れる方向での運動の限界に位置している場合に、この補償ばね３８０が押し合わされるように配置されている。したがって、ボール循環型スピンドルアクチュエータ３６８がクラッチ解放のために駆動されると、補償ばね３８０により加えられる荷重は電動モータ３１０をアシストする。こうして、補償ばね３８０が必要とされない場合に比べて小型の電動モータ３１０を使用することができる。
【００８０】
図９には、図８に示したアクチュエータに類似したラック式駆動アクチュエータが示されている。この場合、出力エレメント３３６はピニオン３９０を規定しており、このピニオン３９０は、ハウジング３９４内に直交する方向に延びているラック３９２と噛み合っている。
【００８１】
図１０に示したダブルシフトドラム配置では、第１のシフトドラム４００が一方の端部では閉じられていて、第１の円筒状のモータハウジング４０２にこのモータハウジング４０２に対して同軸的にローラ軸受け４０４によって回転可能に取り付けられている。第１のシフトドラム４００の内径部分と、第１のモータハウジング４０２の外径部分との間には、第１のシフトドラム４００の開いた端部に並んでシール部材４０６が設けられている。
【００８２】
第１のシフトドラム４００と同様の形式で第２のシフトドラム４１０が第２の円筒状のモータハウジング４１２に回転可能に組み付けられている。
【００８３】
第１のモータハウジング４０２と第２の円筒状のモータハウジング４１２とは、両モータハウジング４０２，４１２が互いに同軸的に配置されていて、一方のモータハウジングがたとえばトランスミッションハウジング４２０に、他方のモータハウジングがたとえばクラッチハウジング４２２にそれぞれ取り付けられるように形成されているので、このダブルシフトドラム装置は、両ハウジングの間に規定された伝動装置ハウジングの内部に位置している。
【００８４】
両シフトドラム４００，４１０の互いに隣接した閉じられた端部は、スリーブ４２４もしくはピン４２６を備えており、この場合、第１のシフトドラム４００と第２のシフトドラム４１０とが互いに同軸的に嵌め合わされると、ピン４２６がスリーブ４２４内に係合する。この場合、ピン４２６とスリーブ４２４との間にはローラ軸受け４２８が設けられている。第１のシフトドラム４００と第２のシフトドラム４１０との互いに隣接した端面の間にも、軸方向のローラ軸受け４２９が設けられている。
【００８５】
電動モータ４３０はモータハウジング４０２，４１２内に、モータハウジング４０２，４１２に対して同軸的に組み付けられている。各電動モータ４３０は出力軸４３２を有しており、この出力軸４３２には、この出力軸４３２と一緒に回転するように太陽歯車４３４が装着されている。各出力軸４３２は遊星キャリヤ４３６によって取り囲まれており、この遊星キャリヤ４３６は３つの遊星歯車４３８を保持している。この場合、これらの遊星歯車４３８は遊星キャリヤ４３６を巡って均一な間隔を置いて配置されている。遊星歯車４３８はダブルピニオンの形を有しており、一次ピニオン４４０と二次ピニオン４４２とを備えている。この場合、一次ピニオン４４０と二次ピニオン４４２とは、互いに異なる歯数を有している。
【００８６】
遊星歯車４３８の一次ピニオン４４０は太陽歯車４３４と定位置の内歯車４４４とに噛み合っている。この内歯車４４４はモータハウジング４０２，４１２の内径部分に形成されている。遊星歯車４３８の二次ピニオン４４２は、出力リングギヤ４４８に形成された内歯車４４６に噛み合っている。
【００８７】
出力リングギヤ４４８はシフトドラム４００，４１０に弾性的なブシュ４５０によって駆動結合されている。このブシュ４５０は半径方向で圧縮されて、出力リングギヤ４４８と、対応するシフトドラム４００，４１０との間に配置されている。したがって、弾性的なブシュ４５０により、シフトドラム４００，４１０と遊星歯車式駆動機構との間の半径方向の弾性が生ぜしめられる。
【００８８】
出力リングギヤ４４８と、対応するモータハウジング４０２，４１２の端部との間には、スラスト軸受け４５２が設けられている。このスラスト軸受け４５２を軸方向で負荷するために、シフトドラム４００の閉じられた端部と、対応する出力リングギヤ４４８との間では圧縮ばね４５４が作用している。
【００８９】
上で説明したダブルシフトドラム装置はコンパクトな装置を提供する。このような装置は原動機車両のトランスミッションハウジングとクラッチハウジングとの間でトランスミッション内に配置され得る。電動モータおよび駆動機構はシール部材４０６によってトランスミッションオイルからシールされている。
【００９０】
さらに、モータハウジング４０２，４１２とシフトドラム４００，４１０との間では、ダブルシフトドラム機構に角度運動を測定するための位置センサが配置されていてよい。
【００９１】
図１１に示したダブルシフトドラムアクチュエータでは、第１のシフトドラム５００と第２のシフトドラム５０２とが互いに同軸的に軸５０４に回転可能に組み付けられている。軸５０４の一方の端部はピン構造体５０６内に組み付けられており、このピン構造体５０６はトランスミッションハウジング５０８に設けられている。軸５０４の他方の端部はナット５１２，５１４によってクラッチハウジング５１０に取り付けられている。シフトドラム５００，５０２の外側の端部は閉じられていて、軸５０４に、シールされたローラ軸受け５１６によって組み付けられている。シフトドラム５００，５０２の内側の端部はローラ軸受け５２０によって環状のエレメント５１８に組み付けられており、この環状のエレメント５１８は軸５０４の中央部に回転しないように固定されている。この場合、シフトドラム５００，５０２の内径部分と、環状のエレメント５１８の外径部分との間には、シール部材５２２が設けられている。
【００９２】
軸５０４には、永久磁石式の電動モータ５３０が組み付けられており、この場合、これらの電動モータ５３０はシフトドラム５００，５０２の内部で、シフトドラム５００，５０２の外側の端部に対して同軸的にかつこの外側の端部に並んで配置されている。電動モータ５３０は、軸５０４に回転しないように組み付けられた環状のステータ５３２と、ロータ５３４とを有しており、このロータ５３４はシールされたローラ軸受け５３６によってステータ５３２に回転するように組み付けられている。ロータ５３４の内側の端部には、このロータ５３４と一緒に回転するように環状の太陽歯車５３８が取り付けられている。
【００９３】
各太陽歯車５３８に対して同軸的に遊星キャリヤ５４０が組み付けられている。この場合、各遊星キャリヤ５４０は４つの遊星歯車５４２を保持しており、これらの遊星歯車５４２は遊星キャリヤ５４０を巡って均一な間隔を置いて配置されている。遊星歯車５４２の軸線は軸５０４の軸線に対して傾けられているので、遊星キャリヤ５４０は軸５０４を中心にして回転する。この場合、遊星歯車５４２の外側の端部は内側の端部よりも大きな直径を描いて公転する。太陽歯車５３８に設けられた歯は遊星歯車５４２の歯と同様に傾けられていて、遊星歯車５４２に噛み合っている。
【００９４】
遊星歯車５４２は、環状のエレメント５１８の内径部分に形成された内歯車５４４と、出力リングギヤ５４８により規定された内歯車５４６とにも噛み合っており、この場合、内歯車５４４，５４６に設けられた歯は遊星歯車５４２の歯と同様に傾けられている。内歯車５４４，５４６は軸方向で間隔を置いて配置されているので、遊星歯車５４２が内歯車５４４と噛み合っている部分の直径は遊星歯車５４２が内歯車５４６と噛み合っている部分の直径よりも小さくなる。この場合、内歯車５４４は内歯車５４６よりも少ない歯数を有している。出力リングギヤ５４８は弾性的なブシュ５５０によってシフトドラム５００，５０２と駆動結合されている。弾性的なブシュ５５０はシフトドラム５００，５０２の内径部分と、出力リングギヤ５４８の外径部分との間に圧縮下に組み付けられており、これによりこの駆動機構に弾性が提供される。
【００９５】
軸５０４には軸方向の溝５５２が設けられている。この溝５５２は電動モータ５３０への電気的な接続のための線路として働くと同時に、軸５０４と環状のエレメント５１８とステータ５３２との回転を阻止するスプラインとしても働くことができる。
【００９６】
前で説明した実施例の場合と同様に、さらにシフトドラム５００，５０２の角度運動を測定するために、このダブルシフトドラム機構に位置センサが設けられていてよい。
【００９７】
図１１につき説明したアクチュエータにおいて電動モータ５３０が励起されると、太陽歯車５３８の回転により、遊星歯車５４２が定位置の内歯車５４４を巡って転動するようになる。このことは、内歯車５４４と内歯車５４６との歯数差に基づき、出力リングギヤの回転を生ぜしめ、ひいては出力リングギヤに固定されたシフトドラム５００，５０２の回転を生ぜしめる。
【００９８】
この駆動機構の駆動比は以下の通りである：
駆動比
【００９９】
【数８】
2004513314.tif 000012
【０１００】
式中、Ｎ１＝定位置の内歯車５４４の歯数；
Ｎ２＝出力リングギヤ５４８に設けられた内歯車５４６の歯数；
Ｎ５＝太陽歯車５３８に設けられた歯数。
【０１０１】
典型的な例では、定位置の内歯車５４４に設けられた歯数Ｎ１が６０に等しく、出力リングギヤ５４８に設けられた内歯車５４６の歯数Ｎ２が６５に等しく、太陽歯車５３８に設けられた歯数Ｎ５が２０に等しい。これにより、５２：１の駆動比が得られる。
【０１０２】
図１０および図１１につき説明したダブルシフトドラム装置は特に、同時に係属中の英国特許出願第００２８３１０号明細書および同第０１０３３１２号明細書に開示されているような形式のダブルクラッチ式トランスミッションシステムのために適している。上記両英国特許出願明細書に開示されている内容は本願明細書中に包含されるものとする。この場合、たとえばシフトドラム５００は、一方のクラッチと一緒にギヤ段１、３、５、Ｒのシフトを制御するように配置されていてよく、シフトドラム５１０は、他方のクラッチと一緒にギヤ段２、４、６のシフトを制御するように配置されていてよい。
【０１０３】
本発明の枠から逸脱することなしに種々の改良を実施することができる。たとえば、図８につき説明したボール循環型スピンドルアクチュエータに関して云えば、駆動機構の出力エレメントがボール循環型スピンドルの内側ねじ山部分ではなく外側ねじ山部分により規定されていてもよい。
【０１０４】
図１２に示したシフトドラム６０１は、少なくとも部分的に切欠き６０４内に配置された駆動モータ６０２、たとえば電動モータと、少なくとも部分的に切欠き６０４内に収容された減速伝動装置６０３とを有している。シフトドラムに設けられた切欠き６０４は、シフトドラム６０１を少なくともその軸方向延在長さの一部にわたって中空円筒状に形成することによってシフトドラム６０１によって形成される。このシフトドラムは少なくとも軸方向延在長さのこの部分において、円筒状周壁６０５から成っており、この円筒状周壁６０５は溝６０６および／または突出部を有している。この溝６０６および／または突出部は、トランスミッションエレメントと作用結合しており、これによりシフトドラム６０１がその回転軸線を中心にして回転すると、トランスミッションのエレメントまたはクラッチのエレメントが操作される。
【０１０５】
円筒状周壁６０５の端範囲では、シフトドラム６０１が、半径方向内側へ向けられたネック部６０７を有している。このネック部６０７は軸受け６０８を収容するために働く。この場合、軸受け６０８はネック部６０７に設けられた中心の開口６０９内に導入されている。軸受け６０８はラジアル軸受けとしても、スラスト軸受けとしても働く。
【０１０６】
駆動モータ６０２の構成部分の一部、たとえば駆動モータ６０２のハウジング６０２ａは、トランスミッション６１０の構成部分、たとえば車両トランスミッションのハウジングと相対回動不能に取り付けられている。このためには、シフトドラム６０１のネック部６０７の開口６０９を貫いて部分６０２ｂが突出している。この突出した部分６０２ｂによって、駆動モータ６０２はトランスミッションのハウジングと固定される。
【０１０７】
駆動モータがトランスミッションハウジングまたは一般にトランスミッションハウジングの取付け点と相対回動不能であるので、シフトドラム６０１の円筒状周壁６０５は軸受け６０８によって回転可能に支承されている。
【０１０８】
シフトドラム６０１を駆動するためには、電動モータ６０２が働く。この電動モータ６０２はモータ出力軸６１１によって、中間接続された減速伝動装置６０３を介してシフトドラム６０１の円筒状周壁６０５を駆動する。このためには、電動モータ６０２の出力軸６１１が減速伝動装置６０３の一部と連結されている。減速伝動装置６０３はこの実施例では「ハーモニックドライブ伝動装置」として構成されている。このハーモニックドライブ伝動装置は、たとえばドイツ連邦共和国特許第１９９２７９５７号明細書に基づき公知であり、同ドイツ連邦共和国特許明細書中では「波動歯車伝動装置」と呼ばれている。伝動装置としてハーモニックドライブ伝動装置が使用されると、電動モータ６０２の出力軸６１１は形状接続的な結合部、つまり係合に基づく嵌合部、たとえば差込み結合部によってウェーブジェネレータ６４０と相対回動不能に結合されている。ハーモニックドライブ伝動装置では、外側の剛性的な歯車と、内側の変形可能な歯車とが歯数差を有しており、たとえば変形可能な歯車に与えられた歯数がたとえば１００枚で、かつ剛性的な歯車に与えられた歯数が１０２枚である場合には歯数差２を有している。この場合、５０：１の減速比が得られる。
【０１０９】
ハーモニックドライブ伝動装置は主として、内歯列６２１を備えた、有利には定位置の環状の剛性的な歯車（「サーキュラスプライン」とも呼ばれる）６２０と、外歯列６３１を備えた、たとえばカップ形の変形可能な歯車（「フレクスプライン」とも呼ばれる）６３０と、非円形横断面を有するウェーブジェネレータ６４０とから成っている。ウェーブジェネレータ６４０と変形可能な歯車６３０との間には形状接続も摩擦接続も存在しておらず、それどころか両構成部分の間には一般に支承装置が存在しているにもかかわらず、ウェーブジェネレータ６４０の回転によって、変形可能な歯車６３０が回転するようになる。ハーモニックドライブ伝動装置の機能形式に関しては、ドイツ連邦共和国特許第１９９２７９５７号明細書および欧州特許第０５０１５２２号明細書に詳しく説明されているので、本明細書中での詳細な説明は省略する。ただし上記ドイツ連邦共和国特許明細書および欧州特許明細書に開示されている内容は本願明細書中に包含されるものとする。
【０１１０】
変形可能な歯車６３０は軸方向で見て、半径方向内側へ向かって引き込まれていて、半径方向に向けられたカラー６３２を有しており、そしてこのカラー６３２を介して駆動プレート６５０に、固定手段６５１によって相対回動不能に結合されている。固定手段としては、形状接続的な結合部、たとえばねじ、リベットまたはその他の形状接続的な結合部が設けられていてよい。
【０１１１】
駆動プレート６５０は半径方向内側では変形可能な歯車６３０に相対回動不能に結合されていて、半径方向外側ではシフトドラムの円筒状周壁６０５と相対回動不能に結合されており、これにより駆動結合が形成されている。駆動プレート６５０は剛性的なエレメントとして形成されているか、または弾性を備えていてよい。その場合には、変形可能な歯車６３０との取付けのための半径方向内側に位置する取付け点と、円筒状周壁６０５との結合のための半径方向外側に位置する結合点との間に相対回動が生じ得る。このためには、駆動プレート６５０がたとえば複数の部分、すなわち少なくとも２つの同軸的に配置された板により形成されていて、中間接続された少なくとも１つの蓄力器、たとえばゴムまたはばねを備えていてよい。この実施例では、両板のうちの一方の板が、変形可能な歯車６３０に結合されていて、他方の板がシフトドラムの円筒状周壁６０５に結合されている。その場合、力伝達またはトルク伝達は、弾性的なエレメントの中間接続下に、変形可能な歯車６３０からシフトドラム６０１の円筒状周壁６０５へ向かって行われる。
【０１１２】
剛性的な歯車６２０はトランスミッションのハウジング部分と相対回動不能に配置されていると有利である。剛性的な歯車６２０と、シフトドラム６０１の回転可能に配置された円筒状周壁６０５との間には、軸受け６６０が配置されている。この軸受け６６０はラジアル軸受けとしてもスラスト軸受けとしても働くことができる。このためには、軸受け６６０が軸方向の脚部と、半径方向の脚部とを有している。この軸受けは滑り軸受けまたは転がり軸受けとして形成されていてよい。
【０１１３】
図１３には、たとえばギヤ段チェンジのために車両トランスミッションのトランスミッションシフトエレメントを操作するためのシフトドラム７００の実施例が示されている。この場合、シフトドラム７００の各コンポーネントの配置が概略的にのみ図示されている。符号７０１でシフトドラム７００の円筒体もしくは円筒状周壁が示されており、この円筒状周壁７０１は車両トランスミッションのトランスミッションハウジング７１０に設けられた収容部７１２内に軸受け７１１によって回転可能に支承されている。この収容部７１２はドラムの軸方向で突出した、軸受け７１１を収容する付設部である。電動モータ７２０は中空円筒状の円筒状周壁７０１に設けられた収容部内に収容されており、この場合、電動モータ７２０の一方の端部は固定用プレート７２１に結合されている。この固定用プレート７２１はトランスミッションハウジング７１０に結合可能である。このためには、固定用プレート７２１が半径方向で円筒状周壁７０１に対して突出していて、たとえばトランスミッションハウジング７１０とねじ締結され得る。これにより、電動モータ７２０はトランスミッションハウジング７１０に対して相対回動不能に取り付けられている。電動モータ７２０は出力軸７２２によって減速伝動装置７３０の伝動装置エレメントを駆動する。減速伝動装置７３０の出力エレメントは駆動エレメント７４０に作用結合されていて、中空円筒状のシフトドラムの円筒状周壁７０１を駆動する。シフトドラムには、さらに軸が枢着されており、この軸は、たとえばシフトドラムの角度位置を検出することのできるセンサを制御することができる。シフトドラムの軸方向の端面に設けられたこのようなセンサ枢着部はオプショナルである。また、シフトドラムの角度位置を検出するセンサ、たとえばインクリメンタル式の角度信号発生器が電動モータ内に組み込まれていてもよい。
【０１１４】
図１４には、たとえばギヤ段チェンジのために車両トランスミッションのトランスミッションシフトエレメントを操作するためのシフトドラム８００の実施例が示されている。この場合、シフトドラム８００の各コンポーネントの配置が概略的にのみ図示されている。符号８０１でシフトドラム８００の円筒体もしくは円筒状周壁が示されており、この円筒状周壁８０１は車両トランスミッションのトランスミッションハウジング８１０に設けられた収容部８１２内に軸受け８１１によって回転可能に支承されている。収容部８１２はこの場合、ドラムの軸方向で突出した、軸受け８１１を収容する付設部である。電動モータ８２０はトランスミッションハウジング８１０に設けられた収容部内に配置されていて、固定手段８２１によってトランスミッションハウジング８１０に固定されている。この実施例では、電動モータ８２０がシフトドラム８００の内部に配置されているのではなく、電動モータ８２０とシフトドラム８００とが同軸的に、ただし相並んで配置されている。電動モータ８２０は出力軸８２２によって減速伝動装置８３０の伝動装置エレメントを駆動する。減速伝動装置８３０の出力エレメントはシフトドラム８００の駆動エレメントに作用結合されていて、円筒状のシフトドラムもしくは円筒状周壁８０１を駆動する。図１４に示した実施例では、シフトドラム８００が特に細長く形成されていてよいので、電動モータ８２０は直列に配置されている。このことは特定の構成スペース事情では特に有利になる。この場合、少なくとも減速伝動装置８３０はドラムに設けられた収容部内に少なくとも部分的に配置されている。減速伝動装置８３０の出力エレメントとシフトドラム８００との間には、弾性的なエレメントが中間接続されていてよい。この弾性的なエレメントは力伝達経路またはトルク伝達経路においてシフトドラム８００と減速伝動装置８３０の出力エレメントとの相対回動を可能にする。
【０１１５】
図１５には、たとえばダブルクラッチ式トランスミッションのための２つのシフトドラム９０１，９０２の本発明による装置９００が示されている。ダブルクラッチ式トランスミッションでは、それぞれ切換可能な変速比を有する２つのギヤトレーンが設けられている。両ギヤトレーンは自動化されて操作可能であるか、または切換可能である。両シフトドラムは電動モータ９０３，９０４によって操作され、この場合、電動モータとシフトドラムとの各駆動装置の詳細は図１２に示した通りである。両シフトドラム９０１，９０２は、両シフトドラムの端面が互いに向かい合って位置するように、そして両シフトドラムの伝動装置側が互いに反対の側に位置するように配置されている。電動モータ９０３，９０４は両電動モータの間に設けられた収容部９１０によって相対回動不能に保持されており、剛性的な歯車９１１，９１２はハウジング固定に収容されている。したがって、両シフトドラム９０１，９０２は回転可能に支承されていて、互いに別個に独立して車両トランスミッションの２つの操作機構を制御することができる。図１５に示した実施例では、両シフトドラムが同軸的に配置されていて、かつ電動モータがシフトドラム９０１，９０２の内部に少なくとも部分的に収容されており、これにより構成スペースが節約されていることが有利である。
【０１１６】
本願で提出した特許請求の範囲の請求項は記述提案であって、別の請求項の申請を断念するものではない。本出願人は明細書および／または図面に開示されているに過ぎない別の特徴組み合わせについて特許を申請する権利を留保する。
【０１１７】
従属請求項に用いた引用は、各従属請求項の特徴による独立請求項の対象の別の構成を意味し、引用した従属請求項の特徴の組み合わせのための独立した対象保護を得ることを断念することを意味するものではない。
【０１１８】
従属請求項の対象は優先権主張日の時点での公知先行技術に関して独立した固有の発明を成し得るので、本出願人はこれらの従属請求項の対象を独立請求項の対象とすることを留保する。さらに、これらの従属請求項の対象は、先行する従属請求項の対象とは別個の独立した構成を有する独立した発明をも含んでいる場合がある。
【０１１９】
本発明は明細書に記載した実施例に限定されるものではない。むしろ、本発明の枠内で数多くの変化と変更とが可能であり、特に明細書全般および実施例ならびに請求の範囲に記述されかつ図面に示された特徴もしくは部材または方法段階と関連した個々の特徴の組み合わせまたは変更により、当業者にとって課題解決に関して推察可能であり、かつ組み合わされた特徴によって新しい対象または新しい方法段階もしくは方法段階順序をもたらすようなヴァリエーション、部材および組合わせおよび／または材料が、製造法、試験法および作業法に関しても考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による電動モータ式シフトアクチュエータが使用されるハーモニックドライブ機構の横断面図である。
【図２ａ】
回転時におけるハーモニックドライブの各コンポーネントの相対的な位置を示す概略図である。
【図２ｂ】
回転時におけるハーモニックドライブの各コンポーネントの相対的な位置を示す概略図である。
【図２ｃ】
回転時におけるハーモニックドライブの各コンポーネントの相対的な位置を示す概略図である。
【図２ｄ】
回転時におけるハーモニックドライブの各コンポーネントの相対的な位置を示す概略図である。
【図３】
本発明によるシフトドラムアクチュエータの側方断面図である。
【図４】
本発明によるダブルシフトドラムアクチュエータの側方断面図である。
【図５】
本発明によるクラッチアクチュエータ、ブレーキアクチュエータまたはシフトアクチュエータで使用される駆動機構の１実施例を示す概略図である。
【図６】
本発明によるクラッチアクチュエータ、ブレーキアクチュエータまたはシフトアクチュエータで使用される駆動機構の別の実施例を示す概略図である。
【図７】
本発明によるシフトドラムアクチュエータの１実施例を示す側方断面図である。
【図８】
本発明によるボール循環型スピンドルアクチュエータの側方断面図である。
【図９】
本発明によるラック式アクチュエータの側方断面図である。
【図１０】
本発明によるダブルシフトドラムアクチュエータの側方断面図である。
【図１１】
本発明によるダブルシフトドラムアクチュエータの別の実施例を示す側方断面図である。
【図１２】
組み込まれた電動モータを備えたシフトドラムを示す断面図である。
【図１３】
本発明によるシフトドラムの概略図である。
【図１４】
本発明によるシフトドラムの別の実施例を示す概略図である。
【図１５】
たとえばダブルクラッチ式トランスミッションに用いられる２つのシフトドラムの配置を示す断面図である。
【国際公開パンフレット】
2004513314.tif 000013
2004513314.tif 000014
2004513314.tif 000015
2004513314.tif 000016
2004513314.tif 000017
2004513314.tif 000018
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2004513314.tif 000021
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2004513314.tif 000063
【国際調査報告】
2004513314.tif 000064
2004513314.tif 000065
2004513314.tif 000066
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2004513314.tif 000069
2004513314.tif 000070
2004513314.tif 000071