JP3996949B2 - シフトバイワイヤシステム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動変速機のシフトポジションの選択を電気制御に基づくモータ駆動により行うと共に、ディテント機構によりシフト位置を決定するシフトバイワイヤシステムの技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シフトバイワイヤシステムとしては、例えば、特開平５−１１８４３６号公報に記載のものが知られている。この公報に記載のシフトバイワイヤシステムは、電気制御に基づいて駆動するモータによりギヤ機構が駆動され、自動変速機のレンジ切換弁が切り換えられる。図７は、従来技術におけるシフトバイワイヤシステムの概略図である。まず、構成を説明すると、１００はモータ、１０１はウォーム、１０２はウォームホイール、１０３はボス部、１０４はウォームホイール１０２とコントロール軸１３１を結合する結合部、１１０はアクチュエータ位置センサ、１２０はバルブ位置センサ、１３０はコントロール機構である。
【０００３】
コントロール機構１３０は、コントロール軸１３１に係合されたディテントレバー１３２と、ディテントレバー１３２に設けられた凹凸部１３５，１３６と、凹凸部１３５，１３６と係合し、ディテントスプリング１３３に押圧されたローラ１３４から構成されている。また、ディテントレバー１３２には、シフトバルブ機構１４０が係合し、所望のレンジ位置を得ることができる。
【０００４】
ここで、図８に結合部１０４の拡大断面図を示す。コントロール軸１３１の端部１３１ａは外周面の両側を所定寸法の二面幅を持って面取りすることで２つの係合面１３１ｂが形成されている。そして、これら係合面１３１ｂとボス部１０３の内壁面１０３ａとの間には、相互の回転方向に関して所定の遊び量δが設けられている。
【０００５】
［作用］
次に作用を説明する。モータ１００が駆動し、ウォームホイール１０２を例えばディテント機構から見て時計回りに駆動する。ディテントレバー１３２はディテントスプリング１３３により押圧されているため、コントロール軸１３１は動かず、遊びδ分だけウォームホイール１０２が回転する。係合面１３１ｂと内壁面１０３ａが当接すると、ディテントスプリング１３３の押圧力に逆らって、コントロール軸１３１が回転し、ディテントレバー１３２が回転する。これにより、ローラ１３４は凹部１３６から凸部１３５に移動する。ローラ１３４が凸部１３５の頂点に達すると、ディテントスプリング１３３の押圧力によりローラ１３４が一気に隣の凹部に移動し、ディテントレバー１３２を時計回りの方向に押しやる。これにより、コントロール軸１３１もウォームホイール１０２から入力される回転以上に時計回りに回転されるため、結合部１０４において、２δ分だけウォームホイール１０２より余分に回転する。ローラ１３４が凹部１３６で停止することで、コントロール軸１３１は固定され、さらにδ分だけウォームホイール１０２が回転することで、係合面１３１ｂの両面に隙間δが確保された位置において停止する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のシフトバイワイヤシステムにあっては、以下に示す問題があった。すなわち、ボス部１０３に設けられた結合部１０４の遊びδは、ディテント機構の動きに応じた量に設定する必要があるが、非常に微妙な動きを要求されるため、高い加工精度を要求されることで、コストアップに繋がるという問題があった。また、係合面１３１ｂと内壁面１０３ａがぶつかり合うため、異音の発生や、耐久性を悪化を招くという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、自動変速機のシフトポジションの選択を電気制御に基づくモータ駆動により行うと共に、ディテント機構によりシフト位置を決定するシフトバイワイヤシステムにおいて、高い加工精度を必要とせず、耐久性を確保し、ディテント機構の動きに影響を与えることなくシフトアクチュエータを駆動することができるシフトバイワイヤシステムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、ドライバにより操作され、パーキングレンジやドライブレンジなどの各レンジに応じたシフトポジションを示すスイッチ信号を出力するシフトスイッチと、自動変速機に設けられ、マニュアルバルブに連結され、パーキングロッドを所定の位置に位置決めするディテント機構と、該ディテント機構を駆動するシフトアクチュエータと、前記シフトスイッチのスイッチ信号を入力し、スイッチ信号が示すシフトポジションを得る指令を前記シフトアクチュエータに出力するシフト制御手段と、を備えたシフトバイワイヤシステムにおいて、前記シフトアクチュエータを、サンギヤとピニオンキャリヤとリングギヤを有する遊星歯車機構のサンギヤと連結させ、ピニオンキャリヤと連結したアクチュエータ出力軸とから構成し、リングギヤを収装する収装部とリングギヤ外周との間に、前記収装部に対してリングギヤが相対回動可能な遊びを設け、該遊び量は、前記ディテント機構の位置決めによる動作を許容できる範囲に設定されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のシフトバイワイヤシステムにおいて、
リングギヤ外周に設けた凸部の周方向側面両側と前記遊び周方向端部との間に弾性部材を設けたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の作用および効果】
請求項１記載のシフトバイワイヤシステムにあっては、シフトアクチュエータが、サンギヤとピニオンキャリヤとリングギヤを有する遊星歯車機構と、サンギヤと連結した駆動手段と、ピニオンキャリヤと連結したアクチュエータ出力軸とから構成されている。更に、リングギヤを収装する収装部とリングギヤの外周との間に、収装部に対してリングギヤが相対回動可能な遊びが設けられている。この遊び量は、ディテント機構の位置決めによる動作を許容できる範囲に設定されている。
【００１１】
よって、ディテント機構の位置決めによる動作により、アクチュエータ出力軸側からピニオンキャリヤに回転力が入力されたとしても、リングギヤの有する遊び量内でリングギヤが回転し、ピニオンキャリヤからの入力回転を遊星歯車機構内で吸収することが可能となり、駆動手段からサンギヤへの駆動力の入力に影響を与えることなく、シフトアクチュエータを作動することができる。これは、駆動手段にディテント機構からの駆動力が入力されることが無いため、駆動手段の制御をディテント機構の階段状の動きを考慮することなく、回転量のみを制御すれば良いためであり、これにより安定した制御を行うことができる。
【００１２】
また、従来技術においては、コントロールシャフトの端部に遊びδを設けていたため、遊びδをシャフトの軸径に応じた値しか取ることができず、非常に微妙な加工が必要であった。しかしながら、本発明においては、リングギヤの外周に遊びを設けたことで、従来技術よりも遊び量を設ける際の回転径を大きく取ることが可能となり、またリングギヤ外周及び収装部を加工すればよいため簡単に加工することができる。
【００１３】
また、ディテントスプリングの押圧力によりピニオンキャリヤから回転力が入力されたとしても、その回転速度は減速されて、リングギヤに入力されるため、よりリングギヤ外周と収装部の遊び周方向端部の間にかかる衝撃を抑制することが可能となり、耐久性の向上を図ることができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明では、凸部の周方向側面両側と遊び周方向端部との間に弾性部材が設けられている。
すなわち、従来技術においては、コントロールシャフトの端部に遊びδを設けていたため、遊びδをシャフトの軸径に応じた値しか取ることができず、非常に微妙な加工が必要であった。しかしながら、本発明においては、リングギヤの外周に遊びを設けたことで、従来技術よりも遊びを設ける際の回転径を大きく取ることが可能となり、容易に弾性部材を設けることができる。これにより、凸部が遊び内を回転する場合、凸部周方向側面の両側に設けられた弾性部材が衝撃を吸収するため、凸部周方向側面と遊び周方向端部がぶつかり合うことで耐久性が悪化するという問題を回避することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明におけるシフトバイワイヤシステムを実現する実施の形態を、請求項１及び請求項２に対応する第１実施例に基づいて説明する。
【００１６】
（第１実施例）
まず、構成を説明する。
図１は第１実施例のシフトバイワイヤシステムを表す全体構成図である。図中１はシフトの選択位置を示すインジケータ、２は運転者に異常を知らせるフェイルランプ、３はイグニッションスイッチ、４はシフト位置を選択するシフトスイッチ、５はシフトロック機構である。また、２０はシフトコントロールユニット、６３は自動変速機６０を制御するＣＶＴコントロールユニット、６４はエンジンコントロールユニット、６０は自動変速機であり、６１は変速機構部、６２は自動変速機が選択しているレンジ信号を出力するインヒビタスイッチである。尚、本実施例では変速機構部６１にベルト式無段変速機を搭載しているが、有段変速機であっても何ら問題なく使用できる。３０はインヒビタスイッチ６２の近傍に設けられたシフトアクチュエータ、３１はメインモータである。
【００１７】
図２は第１実施例のシフトバイワイヤシステムを表す全体システム図である。シフトコントロールユニット２０には、メインモータ３１の駆動電圧を演算するメインＣＰＵ２１ａと、このメインＣＰＵ２１ａにより演算された駆動電圧をメインモータ３１に供給するメインドライバ２１が備えられている。また、サブＣＰＵ２２ａが備えられ、これらメインＣＰＵ２１ａとサブＣＰＵ２２ａは常に相互を監視し、異常を検出することができるよう構成されている。また、シフトコントロールユニット２０は、変速機構部６１の変速制御を行うＣＶＴコントロールユニット６３からの信号が入力されると共に、エンジンコントロールユニット６４に信号を出力する。
【００１８】
シフトアクチュエータ３０には、メインモータ３１により駆動する歯車機構３３と、メインモータ３１の温度を検出する温度センサ３５と、歯車機構３３に連結し、インヒビタスイッチ６２を介してシフトレンジをコントロールするコントロールシャフト３６の回転角度を検出する角度センサ３４が備えられ、シフトコントロールユニット２０からの信号に基づいて駆動する。
【００１９】
図３は第１実施例におけるディテント機構を表す概略図である。
まず構成を説明すると、３０はシフトアクチュエータ、３６はシフトアクチュエータ３０から駆動力を出力するコントロールシャフトであり、ディテント機構７０と係合している。７１はディテントレバー、７２はディテントスプリング、７３はローラである。ディテントレバー７１には、ローラ７３が契合する凹凸部７１ａ，７１ｂが設けられている。
【００２０】
また、ディテントレバー７１には、シフトバルブ７４とパーキング機構８０が係合されている。ディテントレバー７１の動きに応じてパーキングギヤをロックし、また、シフトバルブをシフトすることで所望のシフトレンジを得ることができる。
【００２１】
図４は第１実施例におけるシフトアクチュエータ３０の断面図である。
シフトアクチュエータ３０は第１ハウジング４３、第２ハウジング４４及び第３ハウジング４５から構成されている。第１ハウジング４３と第２ハウジング４４の間に形成された遊星収装室Ａには歯車機構３３が収装され、第２ハウジング４４と第３ハウジング４５の間に形成されたウォーム収装室Ｂにはメインモータ３１からの駆動力を入力するウォーム３１ａとウォームホイール３７が収装されている。
【００２２】
ウォームホイール３７はインプットシャフト３８に連結され、メインモータ３１の回転駆動力はインプットシャフト３８を介して遊星収装室Ａに伝達される。このインプットシャフト３８は第３ハウジング４５に設けられたベアリング４７ｃと第２ハウジング４４に設けられたボールベアリング４７ｂ及びピニオンキャリヤ４２に設けられたボールベアリング４７ａにより回転可能に支持されている。また、このインプットシャフト３８は中空構造となっており、中空内には角度センサ３４とピニオンキャリヤ４２とに連結したセンサロッド４９が設けられている。
【００２３】
遊星収装室Ａ内には、挿入されたインプットシャフト３８に設けられたサンギヤ３９と、このサンギヤ３９と噛み合う複数のピニオンギヤ４０、及びこのピニオンギヤ４０に噛み合い、第１及び第２ハウジング４３，４４に固定支持されたリングギヤ４１が設けられている。また、複数のピニオンギヤ４０を回転可能に支持するピニオンキャリヤ４２が設けられ、ピニオンキャリヤ４２にはコントロールシャフト３６と連結する出力ボス部４２ａが設けられている。また、出力ボス部４２ａと第１ハウジング４３の間にはオイルシール４６が設けられ、シフトアクチュエータ３０内を液密としている。また、ピニオンキャリヤ４２は第１ハウジング４３に設けられたベアリング４８ａ及び第２ハウジング４４に設けられたベアリング４８ｂを介して摺動可能に支持されている。
【００２４】
図５は第１実施例におけるシフトアクチュエータ３０のＣ−Ｃ断面図である。リングギヤ４１の外周にはストッパ４１ａが設けられている。このリングギヤ４１は、ストッパ４１ａが第２ハウジング４４に設けられた遊び４４ａ内を回転可能に収装されている。ストッパ４１ａは、遊び４４ａの中央部に配置され、ストッパ４１ａの周方向両側にα分の回動可能領域が設けられている。更に、ストッパ４１ａの両側には弾性部材４４ｂが設けられ、ストッパ４１ａを両側から押圧することで中央部に位置決めしている。
【００２５】
次に、作用を説明する。
図６（ａ）はシフトアクチュエータ作動時のサンギヤ３９、ピニオンキャリヤ４２及びリングギヤ４１の回転速度を表すタイムチャート、図６（ｂ）はストッパ４１ａの位置を表すリングギヤ作動概略図、図６（ｃ）はディテントレバー７１とローラ７３の位置を表す概略図、図６（ｄ）は歯車機構３３の共線図である。以下、図６（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）を用いて、作用を説明する。
【００２６】
ステップ１
シフトアクチュエータ３０が作動する前の状態は、ストッパ４１ａが遊び４４ａの中央部に位置し、ローラ７３がディテントレバー７１の凹部最下点７１ａに位置している。
【００２７】
ステップ２
メインモータ３１から入力された回転駆動力は、ウォーム３１ａからウォームホイール３７に伝達され、インプットシャフト３８を駆動する。インプットシャフト３８に設けられたサンギヤ３９に入力された回転は、ピニオンキャリヤ４２を回転しようとする。ところが、ローラ７３がディテントスプリング７２に押圧されているため、コントロールシャフト３６が固定されている。よって、リングギヤ４１が図中反時計回りに回転する。すなわち、図６（ａ）のステップ２に相当し、図６（ｂ）において、ストッパ４１ａの位置が（イ）から（ロ）に移行する状態に相当し、図６（ｃ）において、ローラ７３が凹部最下点７１ａにとどまる（イ）状態に相当し、図６（ｄ）において、共線図（イ）となる状態に相当する。
【００２８】
ステップ３
リングギヤ４１が反時計回りに回転し、ストッパ４１ａがα回転すると、リングギヤ４１は第２ハウジング４４に固定される。このとき、サンギヤ３９の回転はピニオンキャリヤ４２に伝達され、ディテントスプリング７２の押圧力に抗して、ローラ７３を上に押し上げ、ディテントレバー７１を回転する。すなわち、図６（ａ）のステップ３に相当し、図６（ｂ）において、ストッパ４１ａの位置が（ロ）に固定された状態に相当し、図６（ｃ）において、ローラ７３が凹部最下点７１ａから凸部頂点７１ｂに移行する（イ）から（ロ）状態に相当し、図６（ｄ）において、共線図（ロ）となる状態に相当する。
【００２９】
ステップ４
ステップ３のままで回転を持続し、凹部最下点７１ａの位置から−αの位置でモータを停止させることによってローラ７３がディテントレバー７１の凸部頂点７１ｂを乗り越えると、ローラ７３はディテントスプリング７２の押圧力により一気に次の凹部最下点７１ａに移動する。よって、コントロールシャフト３６は一気に回転することになる。これはピニオンキャリヤ４２にメインモータ３１と反対側から駆動力が入力されることを意味する。このとき、サンギヤ３９の入力回転は変化しないため、リングギヤ４１のストッパ４１ａが遊び４４ａ内をα分時計回りに回転し、ピニオンキャリヤ４２からの入力回転を吸収する。すなわち、図６（ａ）のステップ４に相当し、図６（ｂ）において、ストッパ４１ａの位置が（ロ）から（ハ）に移行する状態に相当し、図６（ｃ）において、ローラ７３が凸部頂点７１ｂから凹部最下点７１ａに移行する、すなわち（ロ）から（ハ）に移行する状態に相当し、図６（ｄ）において、共線図（ハ）となる状態に相当する。
【００３０】
すなわち、上述のようにステップ１〜ステップ４において、共線図からも明らかなように、ディテントスプリング７２の押圧力によりピニオンキャリヤ４２から回転力が入力されたとしても、その回転速度は減速されて、リングギヤ４１に入力されるため、よりストッパ４１ａにかかる衝撃を抑制することが可能となり、耐久性の向上を図ることができる。
【００３１】
また、メインモータ３１にディテント機構からの駆動力が入力されることが無いため、メインモータ３１の制御をディテント機構の階段状の動きを考慮することなく、回転量のみを制御すれば良いため、安定した制御を行うことができる。また、従来技術においては、コントロールシャフトの端部に遊びδを設けていたため、遊びδをシャフトの軸径に応じた値しか取ることができず、非常に微妙な加工が必要であった。しかしながら、本実施例においては、リングギヤ４１の外周に遊び４４ａを設けたことで、従来技術よりも遊びを設ける際の回転径を大きく取ることが可能となり、またリングギヤ外周及び収装部を加工すればよいため簡単に加工することができる。
【００３２】
また、遊びを設ける際の回転径が大きくなったことで、容易に弾性部材４４ｂを設けることができる。これにより、ストッパ４１ａが遊び４４ａ内を回転する場合、ストッパ４１ａの両側に設けられた弾性部材４４ｂが衝撃を吸収するため、ストッパ４１ａと遊び４４ａの端部がぶつかり合うことで耐久性が悪化するという問題を回避することができる。
【００３３】
（他の実施例）
以上、本発明のシフトバイワイヤシステムを第１実施例、第２実施例及び第３実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に記載された本発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。例えば、第１実施例では、モータが一つの構成としたが、２つのモータを有するシフトアクチュエータに本願発明を適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のシフトバイワイヤシステムを示す全体システム図である。
【図２】第１実施例のシフトバイワイヤシステムの制御システム図である。
【図３】第１実施例のシフトバイワイヤシステムにおけるディテント機構を表す概略斜視図である。
【図４】第１実施例のシフトバイワイヤシステムにおけるシフトアクチュエータの断面図である。
【図５】第１実施例のシフトバイワイヤシステムにおけるシフトアクチュエータのＣ−Ｃ断面図である。
【図６】第１実施例のシフトバイワイヤシステムの作動を表すタイムチャートである。
【図７】従来技術のディテント機構を表す概略斜視図である。
【図８】従来のシフトバイワイヤシステムにおけるシフトアクチュエータのコントロール軸の結合部を表す拡大断面図である。
【符号の説明】
１ インジケータ
２ フェイルランプ
３ イグニッションスイッチ
４ シフトスイッチ
５ シフトロック機構
２０ シフトコントロールユニット
２１ メインドライバ
２１ａ メインＣＰＵ
２２ａ サブＣＰＵ
３０ シフトアクチュエータ
３１ メインモータ
３１ａ ウォーム
３３ 歯車機構
３４ 角度センサ
３５ 温度センサ
３６ コントロールシャフト
３７ ウォームホイール
３８ インプットシャフト
３９ サンギヤ
４０ ピニオンギヤ
４１ リングギヤ
４２ ピニオンキャリヤ
４２ａ 出力ボス部
４３ 第１ハウジング
４４ 第２ハウジング
４５ 第３ハウジング
４６ オイルシール
４７ａ ボールベアリング
４７ｂ ボールベアリング
４７ｃ ベアリング
４８ａ ベアリング
４８ｂ ベアリング
４９ センサロッド
６０ 自動変速機
６１ 変速機構部
６２ インヒビタスイッチ
６３ ＣＶＴコントロールユニット
６４ エンジンコントロールユニット
７０ ディテント機構
７１ ディテントレバー
７１ａ 凹部
７１ｂ 凸部
７２ ディテントスプリング
７３ ローラ
７４ シフトバルブ
８０ パーキング機構
１００ モータ
１０１ ウォーム
１０２ ウォームホイール
１０３ ボス部
１０３ａ 内壁面
１０４ 結合部
１１０ アクチュエータ位置センサ
１２０ バルブ位置センサ
１３０ コントロール機構
１３１ コントロール軸
１３１ａ 端部
１３１ｂ 係合面
１３２ ディテントレバー
１３３ ディテントスプリング
１３４ ローラ
１３５ 凹部
１３６ 凸部
Ａ 遊星収装室
Ｂ ウォーム収装室
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動変速機のシフトポジションの選択を電気制御に基づくモータ駆動により行うと共に、ディテント機構によりシフト位置を決定するシフトバイワイヤシステムの技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シフトバイワイヤシステムとしては、例えば、特開平５−１１８４３６号公報に記載のものが知られている。この公報に記載のシフトバイワイヤシステムは、電気制御に基づいて駆動するモータによりギヤ機構が駆動され、自動変速機のレンジ切換弁が切り換えられる。図７は、従来技術におけるシフトバイワイヤシステムの概略図である。まず、構成を説明すると、１００はモータ、１０１はウォーム、１０２はウォームホイール、１０３はボス部、１０４はウォームホイール１０２とコントロール軸１３１を結合する結合部、１１０はアクチュエータ位置センサ、１２０はバルブ位置センサ、１３０はコントロール機構である。
【０００３】
コントロール機構１３０は、コントロール軸１３１に係合されたディテントレバー１３２と、ディテントレバー１３２に設けられた凹凸部１３５，１３６と、凹凸部１３５，１３６と係合し、ディテントスプリング１３３に押圧されたローラ１３４から構成されている。また、ディテントレバー１３２には、シフトバルブ機構１４０が係合し、所望のレンジ位置を得ることができる。
【０００４】
ここで、図８に結合部１０４の拡大断面図を示す。コントロール軸１３１の端部１３１ａは外周面の両側を所定寸法の二面幅を持って面取りすることで２つの係合面１３１ｂが形成されている。そして、これら係合面１３１ｂとボス部１０３の内壁面１０３ａとの間には、相互の回転方向に関して所定の遊び量δが設けられている。
【０００５】
［作用］
次に作用を説明する。モータ１００が駆動し、ウォームホイール１０２を例えばディテント機構から見て時計回りに駆動する。ディテントレバー１３２はディテントスプリング１３３により押圧されているため、コントロール軸１３１は動かず、遊びδ分だけウォームホイール１０２が回転する。係合面１３１ｂと内壁面１０３ａが当接すると、ディテントスプリング１３３の押圧力に逆らって、コントロール軸１３１が回転し、ディテントレバー１３２が回転する。これにより、ローラ１３４は凹部１３６から凸部１３５に移動する。ローラ１３４が凸部１３５の頂点に達すると、ディテントスプリング１３３の押圧力によりローラ１３４が一気に隣の凹部に移動し、ディテントレバー１３２を時計回りの方向に押しやる。これにより、コントロール軸１３１もウォームホイール１０２から入力される回転以上に時計回りに回転されるため、結合部１０４において、２δ分だけウォームホイール１０２より余分に回転する。ローラ１３４が凹部１３６で停止することで、コントロール軸１３１は固定され、さらにδ分だけウォームホイール１０２が回転することで、係合面１３１ｂの両面に隙間δが確保された位置において停止する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のシフトバイワイヤシステムにあっては、以下に示す問題があった。すなわち、ボス部１０３に設けられた結合部１０４の遊びδは、ディテント機構の動きに応じた量に設定する必要があるが、非常に微妙な動きを要求されるため、高い加工精度を要求されることで、コストアップに繋がるという問題があった。また、係合面１３１ｂと内壁面１０３ａがぶつかり合うため、異音の発生や、耐久性を悪化を招くという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、自動変速機のシフトポジションの選択を電気制御に基づくモータ駆動により行うと共に、ディテント機構によりシフト位置を決定するシフトバイワイヤシステムにおいて、高い加工精度を必要とせず、耐久性を確保し、ディテント機構の動きに影響を与えることなくシフトアクチュエータを駆動することができるシフトバイワイヤシステムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、ドライバにより操作され、パーキングレンジやドライブレンジなどの各レンジに応じたシフトポジションを示すスイッチ信号を出力するシフトスイッチと、自動変速機に設けられ、マニュアルバルブに連結され、パーキングロッドを所定の位置に位置決めするディテント機構と、該ディテント機構を駆動するシフトアクチュエータと、前記シフトスイッチのスイッチ信号を入力し、スイッチ信号が示すシフトポジションを得る指令を前記シフトアクチュエータに出力するシフト制御手段と、を備えたシフトバイワイヤシステムにおいて、前記シフトアクチュエータを、サンギヤとピニオンキャリヤとリングギヤを有する遊星歯車機構のサンギヤと連結させ、ピニオンキャリヤと連結したアクチュエータ出力軸とから構成し、リングギヤを収装する収装部とリングギヤ外周との間に、前記収装部に対してリングギヤが相対回動可能な遊びを設け、該遊び量は、前記ディテント機構の位置決めによる動作を許容できる範囲に設定されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のシフトバイワイヤシステムにおいて、
リングギヤ外周に設けた凸部の周方向側面両側と前記遊び周方向端部との間に弾性部材を設けたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の作用および効果】
請求項１記載のシフトバイワイヤシステムにあっては、シフトアクチュエータが、サンギヤとピニオンキャリヤとリングギヤを有する遊星歯車機構と、サンギヤと連結した駆動手段と、ピニオンキャリヤと連結したアクチュエータ出力軸とから構成されている。更に、リングギヤを収装する収装部とリングギヤの外周との間に、収装部に対してリングギヤが相対回動可能な遊びが設けられている。この遊び量は、ディテント機構の位置決めによる動作を許容できる範囲に設定されている。
【００１１】
よって、ディテント機構の位置決めによる動作により、アクチュエータ出力軸側からピニオンキャリヤに回転力が入力されたとしても、リングギヤの有する遊び量内でリングギヤが回転し、ピニオンキャリヤからの入力回転を遊星歯車機構内で吸収することが可能となり、駆動手段からサンギヤへの駆動力の入力に影響を与えることなく、シフトアクチュエータを作動することができる。これは、駆動手段にディテント機構からの駆動力が入力されることが無いため、駆動手段の制御をディテント機構の階段状の動きを考慮することなく、回転量のみを制御すれば良いためであり、これにより安定した制御を行うことができる。
【００１２】
また、従来技術においては、コントロールシャフトの端部に遊びδを設けていたため、遊びδをシャフトの軸径に応じた値しか取ることができず、非常に微妙な加工が必要であった。しかしながら、本発明においては、リングギヤの外周に遊びを設けたことで、従来技術よりも遊び量を設ける際の回転径を大きく取ることが可能となり、またリングギヤ外周及び収装部を加工すればよいため簡単に加工することができる。
【００１３】
また、ディテントスプリングの押圧力によりピニオンキャリヤから回転力が入力されたとしても、その回転速度は減速されて、リングギヤに入力されるため、よりリングギヤ外周と収装部の遊び周方向端部の間にかかる衝撃を抑制することが可能となり、耐久性の向上を図ることができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明では、凸部の周方向側面両側と遊び周方向端部との間に弾性部材が設けられている。
すなわち、従来技術においては、コントロールシャフトの端部に遊びδを設けていたため、遊びδをシャフトの軸径に応じた値しか取ることができず、非常に微妙な加工が必要であった。しかしながら、本発明においては、リングギヤの外周に遊びを設けたことで、従来技術よりも遊びを設ける際の回転径を大きく取ることが可能となり、容易に弾性部材を設けることができる。これにより、凸部が遊び内を回転する場合、凸部周方向側面の両側に設けられた弾性部材が衝撃を吸収するため、凸部周方向側面と遊び周方向端部がぶつかり合うことで耐久性が悪化するという問題を回避することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明におけるシフトバイワイヤシステムを実現する実施の形態を、請求項１及び請求項２に対応する第１実施例に基づいて説明する。
【００１６】
（第１実施例）
まず、構成を説明する。
図１は第１実施例のシフトバイワイヤシステムを表す全体構成図である。図中１はシフトの選択位置を示すインジケータ、２は運転者に異常を知らせるフェイルランプ、３はイグニッションスイッチ、４はシフト位置を選択するシフトスイッチ、５はシフトロック機構である。また、２０はシフトコントロールユニット、６３は自動変速機６０を制御するＣＶＴコントロールユニット、６４はエンジンコントロールユニット、６０は自動変速機であり、６１は変速機構部、６２は自動変速機が選択しているレンジ信号を出力するインヒビタスイッチである。尚、本実施例では変速機構部６１にベルト式無段変速機を搭載しているが、有段変速機であっても何ら問題なく使用できる。３０はインヒビタスイッチ６２の近傍に設けられたシフトアクチュエータ、３１はメインモータである。
【００１７】
図２は第１実施例のシフトバイワイヤシステムを表す全体システム図である。シフトコントロールユニット２０には、メインモータ３１の駆動電圧を演算するメインＣＰＵ２１ａと、このメインＣＰＵ２１ａにより演算された駆動電圧をメインモータ３１に供給するメインドライバ２１が備えられている。また、サブＣＰＵ２２ａが備えられ、これらメインＣＰＵ２１ａとサブＣＰＵ２２ａは常に相互を監視し、異常を検出することができるよう構成されている。また、シフトコントロールユニット２０は、変速機構部６１の変速制御を行うＣＶＴコントロールユニット６３からの信号が入力されると共に、エンジンコントロールユニット６４に信号を出力する。
【００１８】
シフトアクチュエータ３０には、メインモータ３１により駆動する歯車機構３３と、メインモータ３１の温度を検出する温度センサ３５と、歯車機構３３に連結し、インヒビタスイッチ６２を介してシフトレンジをコントロールするコントロールシャフト３６の回転角度を検出する角度センサ３４が備えられ、シフトコントロールユニット２０からの信号に基づいて駆動する。
【００１９】
図３は第１実施例におけるディテント機構を表す概略図である。
まず構成を説明すると、３０はシフトアクチュエータ、３６はシフトアクチュエータ３０から駆動力を出力するコントロールシャフトであり、ディテント機構７０と係合している。７１はディテントレバー、７２はディテントスプリング、７３はローラである。ディテントレバー７１には、ローラ７３が契合する凹凸部７１ａ，７１ｂが設けられている。
【００２０】
また、ディテントレバー７１には、シフトバルブ７４とパーキング機構８０が係合されている。ディテントレバー７１の動きに応じてパーキングギヤをロックし、また、シフトバルブをシフトすることで所望のシフトレンジを得ることができる。
【００２１】
図４は第１実施例におけるシフトアクチュエータ３０の断面図である。
シフトアクチュエータ３０は第１ハウジング４３、第２ハウジング４４及び第３ハウジング４５から構成されている。第１ハウジング４３と第２ハウジング４４の間に形成された遊星収装室Ａには歯車機構３３が収装され、第２ハウジング４４と第３ハウジング４５の間に形成されたウォーム収装室Ｂにはメインモータ３１からの駆動力を入力するウォーム３１ａとウォームホイール３７が収装されている。
【００２２】
ウォームホイール３７はインプットシャフト３８に連結され、メインモータ３１の回転駆動力はインプットシャフト３８を介して遊星収装室Ａに伝達される。このインプットシャフト３８は第３ハウジング４５に設けられたベアリング４７ｃと第２ハウジング４４に設けられたボールベアリング４７ｂ及びピニオンキャリヤ４２に設けられたボールベアリング４７ａにより回転可能に支持されている。また、このインプットシャフト３８は中空構造となっており、中空内には角度センサ３４とピニオンキャリヤ４２とに連結したセンサロッド４９が設けられている。
【００２３】
遊星収装室Ａ内には、挿入されたインプットシャフト３８に設けられたサンギヤ３９と、このサンギヤ３９と噛み合う複数のピニオンギヤ４０、及びこのピニオンギヤ４０に噛み合い、第１及び第２ハウジング４３，４４に固定支持されたリングギヤ４１が設けられている。また、複数のピニオンギヤ４０を回転可能に支持するピニオンキャリヤ４２が設けられ、ピニオンキャリヤ４２にはコントロールシャフト３６と連結する出力ボス部４２ａが設けられている。また、出力ボス部４２ａと第１ハウジング４３の間にはオイルシール４６が設けられ、シフトアクチュエータ３０内を液密としている。また、ピニオンキャリヤ４２は第１ハウジング４３に設けられたベアリング４８ａ及び第２ハウジング４４に設けられたベアリング４８ｂを介して摺動可能に支持されている。
【００２４】
図５は第１実施例におけるシフトアクチュエータ３０のＣ−Ｃ断面図である。リングギヤ４１の外周にはストッパ４１ａが設けられている。このリングギヤ４１は、ストッパ４１ａが第２ハウジング４４に設けられた遊び４４ａ内を回転可能に収装されている。ストッパ４１ａは、遊び４４ａの中央部に配置され、ストッパ４１ａの周方向両側にα分の回動可能領域が設けられている。更に、ストッパ４１ａの両側には弾性部材４４ｂが設けられ、ストッパ４１ａを両側から押圧することで中央部に位置決めしている。
【００２５】
次に、作用を説明する。
図６（ａ）はシフトアクチュエータ作動時のサンギヤ３９、ピニオンキャリヤ４２及びリングギヤ４１の回転速度を表すタイムチャート、図６（ｂ）はストッパ４１ａの位置を表すリングギヤ作動概略図、図６（ｃ）はディテントレバー７１とローラ７３の位置を表す概略図、図６（ｄ）は歯車機構３３の共線図である。以下、図６（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）を用いて、作用を説明する。
【００２６】
ステップ１
シフトアクチュエータ３０が作動する前の状態は、ストッパ４１ａが遊び４４ａの中央部に位置し、ローラ７３がディテントレバー７１の凹部最下点７１ａに位置している。
【００２７】
ステップ２
メインモータ３１から入力された回転駆動力は、ウォーム３１ａからウォームホイール３７に伝達され、インプットシャフト３８を駆動する。インプットシャフト３８に設けられたサンギヤ３９に入力された回転は、ピニオンキャリヤ４２を回転しようとする。ところが、ローラ７３がディテントスプリング７２に押圧されているため、コントロールシャフト３６が固定されている。よって、リングギヤ４１が図中反時計回りに回転する。すなわち、図６（ａ）のステップ２に相当し、図６（ｂ）において、ストッパ４１ａの位置が（イ）から（ロ）に移行する状態に相当し、図６（ｃ）において、ローラ７３が凹部最下点７１ａにとどまる（イ）状態に相当し、図６（ｄ）において、共線図（イ）となる状態に相当する。
【００２８】
ステップ３
リングギヤ４１が反時計回りに回転し、ストッパ４１ａがα回転すると、リングギヤ４１は第２ハウジング４４に固定される。このとき、サンギヤ３９の回転はピニオンキャリヤ４２に伝達され、ディテントスプリング７２の押圧力に抗して、ローラ７３を上に押し上げ、ディテントレバー７１を回転する。すなわち、図６（ａ）のステップ３に相当し、図６（ｂ）において、ストッパ４１ａの位置が（ロ）に固定された状態に相当し、図６（ｃ）において、ローラ７３が凹部最下点７１ａから凸部頂点７１ｂに移行する（イ）から（ロ）状態に相当し、図６（ｄ）において、共線図（ロ）となる状態に相当する。
【００２９】
ステップ４
ステップ３のままで回転を持続し、凹部最下点７１ａの位置から−αの位置でモータを停止させることによってローラ７３がディテントレバー７１の凸部頂点７１ｂを乗り越えると、ローラ７３はディテントスプリング７２の押圧力により一気に次の凹部最下点７１ａに移動する。よって、コントロールシャフト３６は一気に回転することになる。これはピニオンキャリヤ４２にメインモータ３１と反対側から駆動力が入力されることを意味する。このとき、サンギヤ３９の入力回転は変化しないため、リングギヤ４１のストッパ４１ａが遊び４４ａ内をα分時計回りに回転し、ピニオンキャリヤ４２からの入力回転を吸収する。すなわち、図６（ａ）のステップ４に相当し、図６（ｂ）において、ストッパ４１ａの位置が（ロ）から（ハ）に移行する状態に相当し、図６（ｃ）において、ローラ７３が凸部頂点７１ｂから凹部最下点７１ａに移行する、すなわち（ロ）から（ハ）に移行する状態に相当し、図６（ｄ）において、共線図（ハ）となる状態に相当する。
【００３０】
すなわち、上述のようにステップ１〜ステップ４において、共線図からも明らかなように、ディテントスプリング７２の押圧力によりピニオンキャリヤ４２から回転力が入力されたとしても、その回転速度は減速されて、リングギヤ４１に入力されるため、よりストッパ４１ａにかかる衝撃を抑制することが可能となり、耐久性の向上を図ることができる。
【００３１】
また、メインモータ３１にディテント機構からの駆動力が入力されることが無いため、メインモータ３１の制御をディテント機構の階段状の動きを考慮することなく、回転量のみを制御すれば良いため、安定した制御を行うことができる。また、従来技術においては、コントロールシャフトの端部に遊びδを設けていたため、遊びδをシャフトの軸径に応じた値しか取ることができず、非常に微妙な加工が必要であった。しかしながら、本実施例においては、リングギヤ４１の外周に遊び４４ａを設けたことで、従来技術よりも遊びを設ける際の回転径を大きく取ることが可能となり、またリングギヤ外周及び収装部を加工すればよいため簡単に加工することができる。
【００３２】
また、遊びを設ける際の回転径が大きくなったことで、容易に弾性部材４４ｂを設けることができる。これにより、ストッパ４１ａが遊び４４ａ内を回転する場合、ストッパ４１ａの両側に設けられた弾性部材４４ｂが衝撃を吸収するため、ストッパ４１ａと遊び４４ａの端部がぶつかり合うことで耐久性が悪化するという問題を回避することができる。
【００３３】
（他の実施例）
以上、本発明のシフトバイワイヤシステムを第１実施例、第２実施例及び第３実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に記載された本発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。例えば、第１実施例では、モータが一つの構成としたが、２つのモータを有するシフトアクチュエータに本願発明を適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のシフトバイワイヤシステムを示す全体システム図である。
【図２】第１実施例のシフトバイワイヤシステムの制御システム図である。
【図３】第１実施例のシフトバイワイヤシステムにおけるディテント機構を表す概略斜視図である。
【図４】第１実施例のシフトバイワイヤシステムにおけるシフトアクチュエータの断面図である。
【図５】第１実施例のシフトバイワイヤシステムにおけるシフトアクチュエータのＣ−Ｃ断面図である。
【図６】第１実施例のシフトバイワイヤシステムの作動を表すタイムチャートである。
【図７】従来技術のディテント機構を表す概略斜視図である。
【図８】従来のシフトバイワイヤシステムにおけるシフトアクチュエータのコントロール軸の結合部を表す拡大断面図である。
【符号の説明】
１ インジケータ
２ フェイルランプ
３ イグニッションスイッチ
４ シフトスイッチ
５ シフトロック機構
２０ シフトコントロールユニット
２１ メインドライバ
２１ａ メインＣＰＵ
２２ａ サブＣＰＵ
３０ シフトアクチュエータ
３１ メインモータ
３１ａ ウォーム
３３ 歯車機構
３４ 角度センサ
３５ 温度センサ
３６ コントロールシャフト
３７ ウォームホイール
３８ インプットシャフト
３９ サンギヤ
４０ ピニオンギヤ
４１ リングギヤ
４２ ピニオンキャリヤ
４２ａ 出力ボス部
４３ 第１ハウジング
４４ 第２ハウジング
４５ 第３ハウジング
４６ オイルシール
４７ａ ボールベアリング
４７ｂ ボールベアリング
４７ｃ ベアリング
４８ａ ベアリング
４８ｂ ベアリング
４９ センサロッド
６０ 自動変速機
６１ 変速機構部
６２ インヒビタスイッチ
６３ ＣＶＴコントロールユニット
６４ エンジンコントロールユニット
７０ ディテント機構
７１ ディテントレバー
７１ａ 凹部
７１ｂ 凸部
７２ ディテントスプリング
７３ ローラ
７４ シフトバルブ
８０ パーキング機構
１００ モータ
１０１ ウォーム
１０２ ウォームホイール
１０３ ボス部
１０３ａ 内壁面
１０４ 結合部
１１０ アクチュエータ位置センサ
１２０ バルブ位置センサ
１３０ コントロール機構
１３１ コントロール軸
１３１ａ 端部
１３１ｂ 係合面
１３２ ディテントレバー
１３３ ディテントスプリング
１３４ ローラ
１３５ 凹部
１３６ 凸部
Ａ 遊星収装室
Ｂ ウォーム収装室
Claims (2)
- ドライバにより操作され、パーキングレンジやドライブレンジなどの各レンジに応じたシフトポジションを示すスイッチ信号を出力するシフトスイッチと、
自動変速機に設けられ、マニュアルバルブに連結されパーキングロッドを所定の位置に位置決めするディテント機構と、
該ディテントを駆動するシフトアクチュエータと、
前記シフトスイッチのスイッチ信号を入力し、スイッチ信号が示すシフトポジションとする指令を前記シフトアクチュエータに出力するシフト制御手段と、
を備えたシフトバイワイヤシステムにおいて、
前記シフトアクチュエータを、サンギヤとピニオンキャリヤとリングギヤを有する遊星歯車機構のサンギヤと連結させ、ピニオンキャリヤと連結したアクチュエータ出力軸とから構成し、
リングギヤを収装する収装部とリングギヤ外周との間に、前記収装部に対してリングギヤが相対回動可能な遊びを設け、該遊び量は、前記ディテント機構の位置決めによる動作を許容できる範囲に設定されていることを特徴とするシフトバイワイヤシステム。 - 請求項１に記載のシフトバイワイヤシステムにおいて、
リングギヤ外周に設けた凸部の周方向両側と前記遊び周方向端部との間に弾性部材を設けたことを特徴とするシフトバイワイヤシステム。
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