JP3996949B2 - シフトバイワイヤシステム - Google Patents
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Description
【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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