特許 7563308 シフト切替装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-30

(45)【発行日】2024-10-08

(54)【発明の名称】シフト切替装置

(51)【国際特許分類】

   F16H 57/029 20120101AFI20241001BHJP

   F16J 15/10 20060101ALI20241001BHJP

   F16J 15/14 20060101ALI20241001BHJP

【ＦＩ】

F16H57/029

F16J15/10 U

F16J15/14 B

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2021104447

(22)【出願日】2021-06-23

(65)【公開番号】P2023003337

(43)【公開日】2023-01-11

【審査請求日】2024-01-25

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100085361

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 治幸

(74)【代理人】

【識別番号】100147669

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 光治郎

(72)【発明者】

【氏名】菊川 大輔

(72)【発明者】

【氏名】鎌田 淳史

(72)【発明者】

【氏名】水野 嘉博

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 優

【審査官】畔津 圭介

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－５７９６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１７８３６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平８－２１０５０９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｈ ５７／０２９

Ｆ１６Ｊ １５／１０

Ｆ１６Ｊ １５／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一端が変速機ケースに収容されるとともに他端が前記変速機ケースから外部側に向かって突き出し、回転することで変速機のシフトレンジを切り替えるマニュアルシャフトと、前記変速機ケースの外部に取り付けられ、前記マニュアルシャフトを回転させるためのアクチュエータと、前記アクチュエータの筐体であるアクチュエータケースと、を備えるシフト切替装置であって、
前記変速機ケースと前記アクチュエータケースとの間に形成される隙間にシール部材が介挿され、
前記シール部材は、所定量以上の熱が加えられると、前記変速機ケースおよび前記アクチュエータケースに密着するように構成されている
ことを特徴とするシフト切替装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、変速機のシフトレンジを切り替えるシフト切替装置の構造に関する。

【背景技術】

【0002】

一端が変速機ケースに収容され回転することで変速機のシフトレンジを切り替えるためのマニュアルシャフトと、前記マニュアルシャフトを回転させるアクチュエータと、前記アクチュエータの筐体であるアクチュエータケースと、を備えるシフト切替装置が知られている。特許文献１に記載の自動変速機の制御ユニットがそれである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２００９／０４１６７９号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献１では、マニュアルシャフトが変速機ケースから突き出し、変速機ケースとアクチュエータケースとの間からマニュアルシャフトが露出しているため、外部の水分がマニュアルシャフトに付着することでマニュアルシャフトが錆び付き、変速機ケースとマニュアルシャフトとの間に設けられるオイルシールが傷つく虞がある。これに対して、外部からの浸水を抑制するための浸水用シールを設けることが考えられるものの、変速機出荷時に変速機側のリークテストを実施するに当たり、オイルシールからの気密漏れが発生した場合であっても浸水用シールによってシールされるために気密漏れを検知できないという問題があった。

【0005】

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、アクチュエータによって回転させられるマニュアルシャフトを備えるシフト切替装置において、マニュアルシャフトに外部からの水分が付着することが防止でき、且つ、変速機のリークテストを実施可能な構造を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

第１発明の要旨とするところは、（ａ）一端が変速機ケースに収容されるとともに他端が前記変速機ケースから外部側に向かって突き出し、回転することで変速機のシフトレンジを切り替えるマニュアルシャフトと、前記変速機ケースの外部に取り付けられ、前記マニュアルシャフトを回転させるためのアクチュエータと、前記アクチュエータの筐体であるアクチュエータケースと、を備えるシフト切替装置であって、（ｂ）前記変速機ケースと前記アクチュエータケースとの間に形成される隙間にシール部材が介挿され、（ｃ）前記シール部材は、所定量以上の熱が加えられると、前記変速機ケースおよび前記アクチュエータケースに密着するように構成されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

第１発明によれば、変速機ケースとアクチュエータケースとの間の隙間に接触状態で介挿されるシール部材は、所定量以上の熱が加えられると変速機ケースおよびアクチュエータケースに密着するように構成されているため、シール部材に熱が加えられることでシール部材と変速機ケースおよびアクチュエータケースとの間が密着させられ、外部からの浸水が防止される。また、シール部材に熱が加えられない状態では、シール部材と変速機ケースおよびアクチュエータケースとの間からの空気の漏れが許容されるためリークテストを実施することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明が適用された変速機の外観図である。

【図2】図１のアクチュエータを拡大した正面視図である。

【図3】図１のアクチュエータの内部構造を示す図である。

【図4】アクチュエータによって駆動されるパーキング機構の構成を示す図である。

【図5】パーキング機構とアクチュエータとの間を繋ぐマニュアルシャフトの嵌合部を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

ここで、好適には、前記シール部材は、ＥＰＤＭゴム（エチレンプロピレンジエンゴム）を主成分とする発泡体から構成される。このシール部材に熱が加わるとシール部材が軟化し、変速機ケースおよびアクチュエータケースのシール部材と接触するシール面に形成される微小な凹凸にシール部材が入り込むことで、シール部材と変速機ケースおよびアクチュエータケースのシール面との間が密着させられる。

【0010】

また、好適には、前記シール部材には、変速機の出荷後の車両走行中に発生する熱が加えられることで、前記シール部材と前記変速機ケースおよび前記アクチュエータケースとの間が密着させられる。これより、車両出荷後に車両が走行させられることで前記シール部材に熱が加えられることにより、前記シール部材が前記変速機ケースおよび前記アクチュエータケースに密着させられる。

【0011】

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。

【実施例】

【0012】

図１は、本発明が適用された変速機１０の外観図である。変速機１０の変速機ケース１２には、後述するマニュアルシャフト５８を回転させるためのシフトバイワイヤアクチュエータ１４（以下、アクチュエータ１４）が設けられている。変速機１０の変速機ケース１２の外部に取り付けられるアクチュエータ１４と、変速機ケース１２内部に収容される後述するパーキング機構（図４参照）とを、含んで変速機１０のシフトレンジを切り替えるシフト切替装置８が構成される。

【0013】

図２は、図１のアクチュエータ１４を拡大した正面視図であり、図３は、アクチュエータ１４の内部構造を示す図である。

【0014】

アクチュエータ１４は、ハウジング１６およびカバー１８によって形成される空間内に、ＥＣＵ基板２０、モータ２２、ロータシャフト２４、ドライブギヤ２６、ドリブンギヤ２８、および出力軸３０を備えている。

【0015】

ハウジング１６およびカバー１８は、それぞれ盆形状に形成されている。また、ハウジング１６およびカバー１８の開口側には、それぞれの縁部に沿うようにしてフランジ部１６ａ、１８ａが形成され、互いのフランジ部１６ａ、１８ａの合わせ面が当接した状態で、ハウジング１６およびカバー１８が締結ボルト３２によって互いに締結される。ハウジング１６およびカバー１８が互いに締結されることで、アクチュエータ１４の筐体であるアクチュエータケース１９が形成される。

【0016】

ハウジング１６には、アクチュエータ１４を変速機ケース１２に固定するための固定部３４が複数箇所形成され、各固定部３４には図示しないボルトを挿し通すためのボルト穴３４ａが形成されている。また、ハウジング１６には、ＥＣＵ基板２０と不図示の外部配線とを接続するためのコネクタ３６ａ、３６ｂが設けられている。カバー１８の外壁には、粘着テープ３８によって制振材４０が貼り付けられている。

【0017】

ハウジング１６およびカバー１８によって形成される空間内において、カバー１８側にＥＣＵ基板２０が収容されている。ＥＣＵ基板２０は、アクチュエータ１４を構成するモータ２２の制御用として設けられている。また、ＥＣＵ基板２０とカバー１８との間には、緩衝材４２が介挿されている。

【0018】

モータ２２は、ＥＣＵ基板２０からの指令によって駆動させられ、ＥＣＵ基板２０からの指令に応じてロータシャフト２４を所定の回転位置まで回転させる。ロータシャフト２４には、ドライブギヤ２６が相対回転不能に固定されている。ドライブギヤ２６は、ドリブンギヤ２８に噛み合わされている。ドリブンギヤ２８は、出力軸３０に溶接等で接合されている。ドリブンギヤ２８は、出力軸３０の軸方向に見たとき円弧状に形成されている。また、ドリブンギヤ２８の直径は、ドライブギヤ２６の直径よりも長いことから、モータ２２から出力されるトルクが増幅して出力軸３０に伝達される。出力軸３０には、後述するマニュアルシャフト５８がスプライン嵌合されるスプライン歯が形成されたスプライン穴４４が形成されている。

【0019】

図４は、アクチュエータ１４およびアクチュエータ１４によって駆動されるパーキング機構４６を含んで構成されるシフト切替装置８の全体構造を示す図である。図４（ａ）は、アクチュエータ１４およびパーキング機構４６の全体構造を示し、図４（ｂ）は、図４（ａ）のパーキング機構４６を後述するパーキングロックギヤ４８の回転軸線ＣＬの方向に見た図に対応している。なお、図４（ａ）は、図４（ｂ）のパーキング機構４６を矢印Ａ方向から見た図に対応している。パーキング機構４６は、図４では図示されない変速機ケース１２内部に収容されている。

【0020】

パーキング機構４６は、パーキングロックギヤ４８、パーキングポール５０、カム５２、ロッド５４、ディテントレバー５６、マニュアルシャフト５８、およびディテントスプリング６０を含んで構成されている。パーキングロックギヤ４８は、変速機１０の図示しない出力軸に相対回転不能に固定されている。パーキングポール５０は、長手状の部材であり、回動支持部５０ａを中心にして回動可能となっている。パーキングポール５０のパーキングロックギヤ４８と対向する部位には、パーキングロックギヤ４８の外周歯と噛合可能なロック歯５０ｂが形成されている。パーキングポール５０は、カム５２によって回動させられる。

【0021】

カム５２は、円錐状に形成され、パーキングポール５０の長手方向で回動支持部５０ａと反対側の部位に当接させられている。カム５２は、図４（ａ）においてパーキングロックギヤ４８の回転軸線ＣＬと平行な方向（紙面に対して垂直な方向）に移動可能とされている。カム５２が移動させられると、カム５２のパーキングポール５０と当接する部位が変更されることで、パーキングポール５０が回動させられる。例えば、カム５２が図４（ａ）において紙面手前側に移動する、すなわちカム５２が図４（ｂ）において紙面右側に移動すると、パーキングポール５０が回動支持部５０ａを中心にして反時計回りに回動させられる。このとき、図４（ａ）に示すようにパーキングロックギヤ４８の外周歯とパーキングポール５０のロック歯５０ｂとが噛み合った状態となり、パーキングロックギヤ４８の回転が阻止される。すなわち、変速機１０の出力軸の回転が阻止される。一方、カム５２が図４（ａ）において紙面奥側に移動する、すなわちカム５２が図４（ｂ）において紙面左側に移動すると、パーキングポール５０が回動支持部５０ａを中心にして時計回りに回動させられる。このとき、パーキングロックギヤ４８の外周歯とパーキングポール５０のロック歯５０ｂとの噛合が解除され、パーキングロックギヤ４８の回転が許容される。

【0022】

ロッド５４は、カム５２とディテントレバー５６とを連結している。ディテントレバー５６は、扇状に形成された部材であり、マニュアルシャフト５８に一体的に固定されている。従って、マニュアルシャフト５８が回転すると、ディテントレバー５６がマニュアルシャフト５８を中心にして回転させられ、ロッド５４を介してカム５２が移動させられる。ディテントレバー５６には、波状に形成された凹凸である波状面５６ａが形成されており、この波状面５６ａにディテントスプリング６０の端部が当接するように押し付けられている。ディテントレバー５６の波状面５６ａに形成される各谷にディテントスプリング６０の端部が当接した状態で、各谷毎に規定される所定のシフトレンジに切り替えられた状態となる。このように、ディテントスプリング６０の端部がディテントレバー５６の波状面５６ａに押し付けられることで、ディテントレバー５６が所定のシフトレンジに対応する回転位置で保持される。

【0023】

マニュアルシャフト５８は、一端が変速機ケース１２内に収容されるとともに、他端が変速機ケース１２から外部側に向かって突き出し、回転させられることで変速機１０のシフトレンジが切り替えられる。マニュアルシャフト５８は、アクチュエータ１４によって回転させられる。マニュアルシャフト５８が回転すると、ディテントレバー５６およびロッド５４を介してカム５２が移動するとともに、パーキングポール５０が回動支持部５０ａを中心にして回動させられる。

【0024】

図５は、パーキング機構４６とアクチュエータ１４との間を繋ぐマニュアルシャフト５８の嵌合部を示す断面図である。変速機ケース１２には、円筒状の第１筒部６２が形成され、第１筒部６２の内周側にはマニュアルシャフト５８が貫通する貫通穴６３が形成されている。マニュアルシャフト５８は、貫通穴６３を貫通するとともに、一端がケース外部に向かって突き出している。また、貫通穴６３の内周面とマニュアルシャフト５８の外周面との間には、変速機ケース１２内部からのオイルの漏れを防止するためのオイルシール６４が設けられている。ハウジング１６には、変速機ケース１２の貫通穴６３と嵌合する円筒状の第２筒部６６が形成されており、第２筒部６６の外周面が貫通穴６３の内周面に面接触した状態で嵌合させられている。

【0025】

マニュアルシャフト５８の変速機ケース１２から突き出した部位には、スプライン歯６８が形成され、出力軸３０に形成されるスプライン穴４４にスプライン嵌合されている。従って、マニュアルシャフト５８および出力軸３０が一体的に回転させられる。出力軸３０は、その外周面が第２筒部６６の内周面に対して摺動可能な状態で嵌合されている。また、出力軸３０の外周には、ドリブンギヤ２８が溶接等によって固定されている。

【0026】

ここで、外部の水が変速機ケース１２とハウジング１６との間を通って内部に侵入すると、マニュアルシャフト５８の表面を錆び付かせる虞がある。これに関連して、オイルシール６４が傷付くと、変速機１０内のオイルがオイルシール６４とマニュアルシャフト５８の間から漏れ出す虞がある。これを防止するため、マニュアルシャフト５８の軸方向において、変速機ケース１２とハウジング１６との間に形成される隙間Ｌに、外部からの水の侵入を防止するための発泡シール材７０が介挿されている。発泡シール材７０は、環状形状を有している。なお、発泡シール材７０が、本発明のシール部材に対応している。

【0027】

ハウジング１６の第２筒部６６の基部側には、基部から第２筒部６６に対して垂直に伸びる壁部７２が形成されている。発泡シール材７０は、マニュアルシャフト５８の軸方向において第１筒部６２の端部とハウジング１６の壁部７２との間に形成される隙間Ｌに介挿されている。組付前では、発泡シール材７０は、図５の破線で示すように断面が四角に形成されている。一方、組付の際に変速機ケース１２の第１筒部６２とハウジング１６の第２筒部６６とが嵌合させられると発泡シール材７０が圧縮変形させられ、発泡シール材７０が図５の実線で示すような断面Ｌ字の形状となる。組付に当たって、発泡シール材７０の第２シール面７６に接触する部位に予め接着剤が塗布され、発泡シール材７０が第２シール面７６に接着させられた状態で組み付けられる。

【0028】

発泡シール材７０は、変速機ケース１２とハウジング１６との間に介挿された状態において、第１筒部６２の先端に形成される第１シール面７４およびハウジング１６の壁部７２に形成される第２シール面７６に接触した状態になる。なお、発泡シール材７０と第２シール面７６との間は、上述したように予め接着剤によって接着されている。変速機ケース１２とハウジング１６との間に介挿される発泡シール材７０によって、外部からの水の侵入が阻止される。また、発泡シール材７０は、オイルに対して弱い性質を有するものの、変速機ケース１２とマニュアルシャフト５８との間にオイルシール６４が介挿されることで、オイルが発泡シール材７０まで到達することが防止される。

【0029】

ところで、変速機１０の出荷時において、変速機１０内部からのオイルの漏れを判定するリークテストが実施される。リークテストでは、変速機１０の内部から圧力をかけたときに気密漏れが検出されるか否かが判定される。このとき変速機ケース１２とハウジング１６との間が発泡シール材７０によって密着した状態になると気密漏れを検出することが困難となる。これに対して、発泡シール材７０は、発泡シール材７０に所定量以上の熱が加えられると変速機ケース１２の第１シール面７４に密着するように構成されている。発泡シール材７０は、例えばＥＰＤＭゴム（エチレンプロピレンジエンゴム）を主成分とする発泡体から構成されている。この発泡シール材７０に熱が加えられると発泡シール材７０が軟化し、第１シール面７４に形成される微小な凹凸に発泡シール材７０が入り込み、発泡シール材７０と第１シール面７４とが密着させられる。また、発泡シール材７０が第１シール面７４に形成される微小な凹凸に一端入り込むと、熱が加えられなくなっても密着状態が維持される。

【0030】

ここで、発泡シール材７０には、変速機１０の出荷後に熱が加えられる。具体的には、変速機１０の出荷後の車両走行中に発生する熱によって、発泡シール材７０が、第１シール面７４に密着させられる。言い換えれば、リークテストの実施時点では発泡シール材７０に熱が加えられていないため、発泡シール材７０と第１シール面７４との間は密着しておらず、発泡シール材７０と第１シール面７４との間が気密になっていない。なお、発泡シール材７０と第２シール面７６との間は、予め接着剤で接着されることで気密となっている。

【0031】

これより、変速機１０の出荷時では、発泡シール材７０と第１シール面７４との間は互いに接触するものの密着していないため、発泡シール材７０と第１シール面７４との間に形成される微小な隙間から空気が通過することが許容される。従って、リークテストにおいて変速機１０に気密漏れがあると、変速機１０内から漏れ出した空気が、発泡シール材７０と第１シール面７４との間から漏れ出ることで気密漏れの発生が検知される。従って、リークテストが好適に実施されることとなる。

【0032】

また、変速機１０の出荷後に、車両の走行に伴って発泡シール材７０に所定量以上の熱が加えられることで、発泡シール材７０と第１シール面７４との間が密着させられ、外部からの水の侵入が防止される。このように、車両走行中に発生する熱が発泡シール材７０に加えられることで、発泡シール材７０と第１シール面７４とが密着させられるため、第１シール面７４の表面に凹凸が形成された状態であっても、熱が加えられることで互いの接触面が隙間なく密着させることができる。また、変速機ケース１２とアクチュエータ１４のハウジング１６との間の距離の精度が出ない場合であっても、発泡シール材７０に熱が加えられることで発泡シール材７０が軟化し、第１シール面７４の表面に形成される凹凸に発泡シール材７０が入り込むことで、発泡シール材７０と第１シール面７４との間を確実に密着させることができる。

【0033】

上述のように、本実施例によれば、変速機ケース１２とアクチュエータケース１９との間の隙間に介挿される発泡シール材７０は、所定量以上の熱が加えられると変速機ケース１２およびアクチュエータケース１９の間を密着するように構成されているため、発泡シール材７０に熱が加えられることで発泡シール材７０と変速機ケース１２およびアクチュエータケース１９との間が密着させられ、外部からの浸水が防止される。また、発泡シール材７０に熱が加えられない状態では、発泡シール材７０と変速機ケース１２およびアクチュエータケース１９との間からの空気の漏れが許容されるためリークテストを実施することが可能になる。

【0034】

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。

【0035】

例えば、前述の実施例では、発泡シール材７０は、ＥＰＤＭゴムを主成分とする発泡体が使用されていたが、本発明は必ずしもこれに限定されない。具体的には、走行中に加わる熱によって軟化させられることで、シール面に密着させられる特性を有するシール部材であればよい。

【0036】

また、前述の実施例では、第１筒部６２の第１シール面７４に特殊な加工を施すことなく各シール面７４に形成される微小な凹凸に発泡シール材７０を入り込ませることで、発泡シール材７０を各シール面７４に密着させるものであったが、各シール面７４に積極的に凹凸を形成する加工を施し、発泡シール材７０を第１シール面７４に接触的に密着させるものであっても構わない。例えば、各シール面７４に、肉眼で確認できる程度の大きさの凹凸が形成される加工が施されても構わない。

【0037】

また、前述の実施例では、発泡シール材７０と第２シール面７６とが接着剤によって予め接着されていたが、必ずしも発泡シール材７０と第２シール面７６とを接着剤によって接着する必要はなく、発泡シール材７０と第２シール面７６との間についても所定量以上の熱が加えられることで密着させられるものであっても構わない。この場合には、リークテストにおいて発泡シール材７０と第２シール面７６との間からも空気の漏れが生じることとなる。もしくは、発泡シール材７０と第１シール面７４との間が接着剤によって予め接着され、発泡シール材７０と第２シール面７６との間が、所定量以上の熱が加えられることで密着させられるように構成されても構わない。

【0038】

なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

【符号の説明】

【0039】

８：シフト切替装置
１０：変速機
１２：変速機ケース
１４：アクチュエータ
１９：アクチュエータケース
５８：マニュアルシャフト
６３：貫通穴
７０：発泡シール材（シール部材）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】