JPWO2009041679A1 - 自動変速機の制御ユニット - Google Patents

Abstract

小型化及び製造コストの低廉化を図ることが可能で、かつ耐振性に優れた制御ユニットを提供する。分離壁１１ａにより上下に分割された上部収納部１２ａ及び下部収納部１０ａを有するケースと、下部収納部１０ａに収納されるとともに、車両用自動変速機６の走行レンジを切り替えるアクチュエータ２０と、上部収納部１２ａに収納されるとともに、運転者によって選択された要求レンジに基づいてアクチュエータ２０を制御するシフトバイワイヤ制御回路５３、及び自動変速機６の油圧制御装置の各種バルブを制御する自動変速機制御回路５６を有する制御回路機構５０と、を備える。【選択図】 図３

Description

本発明は、車両用自動変速機の変速制御を行う自動変速機の制御回路と走行レンジを切り替えるシフトバイワイヤ制御回路を有する自動変速機の制御ユニットに関する。

近年、図１０に示すように、車両用自動変速機１４０の走行レンジを切り替えるアクチュエータ１３０と、運転者によって選択された要求レンジに基づいてそのアクチュエータ１３０を制御するシフトバイワイヤ制御回路（以下、「ＳＢＷ−ＥＣＵ」という。）１１０と、を備えたシフトバイワイヤ装置が車両に搭載されるようになった。また、車両には、自動変速機１４０の油圧制御装置の各種バルブを制御する自動変速機制御回路（以下、「ＡＴ−ＥＣＵ」という。）１２０も搭載されている。これらアクチュエータ１３０、ＳＢＷ−ＥＣＵ１１０及びＡＴ−ＥＣＵ１２０は別々に配置され、ＳＢＷ−ＥＣＵ１１０及びＡＴ−ＥＣＵ１２０は、コネクタ１１１、１２１を介してハーネス１０２、１０３により、エンジンを制御するエンジンＥＣＵ１００に接続されている。また、ＳＢＷ−ＥＣＵ１１０とアクチュエータ１３０とは、コネクタ１１２、１３２を介してハーネス１１３により接続されている。さらに、エンジンＥＣＵ１００、ＳＢＷ−ＥＣＵ１１０及びＡＴ−ＥＣＵ１２０は、車載通信システムＣＡＮ（Controller Area Network）１０１に接続され、ＣＡＮプロトコルにしたがって互いに通信可能になっている。また、ＳＢＷ−ＥＣＵ１１０は、電源、モータ用ＣＰＵ、電源ＣＰＵ、ＣＡＮインターフェース、モータ駆動回路、シフトインターフェース及びＳＢＷ専用車両用インターフェース等を有しており、コネクタ１１１を介してシフトレバー１１５にも接続されている。ＡＴ−ＥＣＵ１２０は、電源、ＡＴ用ＣＰＵ、ＣＡＮインターフェース、ＡＴ用インターフェース等を有しており、自動変速機１４０に接続されている。

しかしながら、上記従来のシフトバイワイヤ装置では、アクチュエータ１３０、ＳＢＷ−ＥＣＵ１１０及びＡＴ−ＥＣＵ１２０が別々に配置されていることや、ＳＢＷ−ＥＣＵ１１０及びＡＴ−ＥＣＵ１２０が電源、ＣＡＮインターフェース等の類似する回路機能をそれぞれ有していることから、部品点数が増加して製造コストが高騰化していた。さらには、アクチュエータ１３０、ＳＢＷ−ＥＣＵ１１０及びＡＴ−ＥＣＵ１２０が多数のコネクタ１１１、１１２、１２１、１３２を介してハーネス１０２、１０３、１１３により接続されているため、接触不良等を回避して高い信頼性を確保する必要があるとともに、モータ１３１の駆動電流が流れるハーネス１１３にはシールド線を用いる等してノイズ対策を施す必要があった。

これに対し、特開２００７−１００４２号公報にアクチュエータとＳＢＷ−ＥＣＵとを一体化したシフトバイワイヤ装置が提案されている。このシフトバイワイヤ装置によれば、アクチュエータとＳＢＷ−ＥＣＵとが１つのケースに収納されており、小型化を実現している。

しかし、上記特開２００７−１００４２号公報に記載のシフトバイワイヤ装置では、ＡＴ−ＥＣＵが別のケースに収納されており、十分な小型化が図れておらず、ＳＢＷ−ＥＣＵ及びＡＴ−ＥＣＵが類似する回路機能や、ＳＢＷ−ＥＣＵとＡＴ−ＥＣＵを電気的に接続するワイヤーハーネスを有していることから、部品点数が増加して製造コストが高騰化している。

また、常に振動が加わる車両においては、アクチュエータ、ＳＢＷ−ＥＣＵ等を一体化した制御ユニットでは、ＥＣＵ対して重量物であるアクチュエータの作動が振動を発生する恐れもあり耐震性を十分に確保する必要があるが、上記特開２００７−１００４２号公報に記載のシフトバイワイヤ装置は、これらの問題点について考慮されていない。

本発明は係る従来の問題点に鑑みてなされたものであり、小型化及び製造コストの低廉化を図ることが可能で、かつ耐振性に優れた自動変速機の制御ユニットを提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に係る自動変速機の制御ユニットの特徴は、自動変速機の走行レンジを切り替えるアクチュエータと、前記アクチュエータを切り替え制御することで、運転者の選択した選択レンジに自動変速機の走行レンジを切り替るシフトバイワイヤ制御回路と、少なくとも走行レンジ位置信号によって自動変速機の変速段を制御する自動変速機制御回路と、前記アクチュエータ、シフトバイワイヤ制御回路及び自動変速機制御回路を内包し、自動変速機ケースに固定部材により固定される制御ユニットケースと、を備え、前記アクチュエータは、前記制御ユニットケース内で、自動変速機ケース側に配置され、前記シフトバイワイヤ制御回路及び自動変速機制御回路は、前記制御ユニットケース内で、前記アクチュエータとは反対側に配置されることである。

請求項２に係る自動変速機の制御ユニットの特徴は、自動変速機の走行レンジを切り替えるアクチュエータと、前記アクチュエータを切り替え制御することで、運転者の選択した選択レンジに自動変速機の走行レンジを切り替るシフトバイワイヤ制御回路と、少なくとも走行レンジ位置信号によって自動変速機の変速段を制御する自動変速機制御回路と、前記アクチュエータ、シフトバイワイヤ制御回路及び自動変速機制御回路を内包し、自動変速機ケースに固定部材により固定される制御ユニットケースと、を備え、前記アクチュエータは、前記制御ユニットケース内で、自動変速機ケース側に配置され、前記シフトバイワイヤ制御回路及び自動変速機制御回路は、前記制御ユニットケースの側面に配置されることである。

請求項３に係る自動変速機の制御ユニットの特徴は、請求項１又は２において、前記制御ユニットケースは、取付け穴を有し、自動変速機のケースに固定されることである。

請求項４に係る自動変速機の制御ユニットの特徴は、請求項１又は２において、前記シフトバイワイヤ制御回路及び自動変速機制御回路を含む制御回路機構は、前記制御ユニットケース内を二つの収納部に分割する分離壁の前記アクチュエータ側の面とは反対側の面に固定されることである。

請求項５に係る自動変速機の制御ユニットの特徴は、請求項１において、前記制御ユニットケースは、自動変速機のケースに取り付けられる側の下部収納部と、上部収納部を有し、前記アクチュエータは、前記下部収納部に収納され、前記シフトバイワイヤ制御回路及び自動変速機制御回路は、上部収納部に収納されることである。

請求項６に係る自動変速機の制御ユニットの特徴は、請求項２において、前記制御ユニットケースは、自動変速機のケースに取り付けられる側の下部収納部と、制御ユニットケースの側面側の側面収納部を有し、前記アクチュエータは、前記下部収納部に収納され、前記シフトバイワイヤ制御回路及び自動変速機制御回路は、側面収納部に収納されることである。

請求項７に係る自動変速機の制御ユニットの特徴は、請求項５において、前記シフトバイワイヤ制御回路及び前記自動変速機制御回路が１枚のプリント基板上に搭載され制御回路機構を構成することである。

請求項８に係る自動変速機の制御ユニットの特徴は、請求項７において、前記上部収納部と下部収納部は、分離壁により分割され、前記アクチュエータと前記プリント基板とを電気的に接続する導体が前記分離壁に埋設されることである。

請求項９に係る自動変速機の制御ユニットの特徴は、請求項６において、前記シフトバイワイヤ制御回路及び前記自動変速機制御回路が１枚のプリント基板上に搭載され制御回路機構を構成することである。

請求項１０に係る自動変速機の制御ユニットの特徴は、請求項９において、前記側面収納部と下部収納部は、分離壁により分割され、前記アクチュエータと前記プリント基板とを電気的に接続する導体が前記分離壁に埋設されることである。

請求項１に係る自動変速機の制御ユニットにおいては、シフトバイワイヤ制御回路により制御されて自動変速機の走行レンジを切り替える重いアクチュエータが、自動変速機ケースに固定部材により固定される制御ユニットケース内で、自動変速機ケース側に配置されて固定され、該アクチュエータより軽量のシフトバイワイヤ制御回路及び自動変速機制御回路が、アクチュエータとは反対側の自動変速機ケースより遠い側に配置されるので、常に振動が加わる車両において重いアクチュエータの振動を抑えて優れた安定性を発揮することができる。また、アクチュエータと、シフトバイワイヤ制御回路及び自動変速機制御回路が１つのケース内に収納されているため、車載搭載スペースをそれぞれ設ける必要がないのみならず、類似する回路機能を共通化することができる。したがって、この自動変速機の制御ユニットは、小型化及び製造コストの低廉化を図ることが可能で、かつ耐振性に優れている。また、アクチュエータとシフトバイワイヤ制御回路及び自動変速機制御回路との配線が１つのケースに収納されているため、外部からアクチュエータを強制的に駆動させることができなくなることで、車両の盗難防止を図ることができる。

請求項２に係る自動変速機の制御ユニットにおいては、シフトバイワイヤ制御回路により制御され、自動変速機の走行レンジを切り替える重いアクチュエータが、自動変速機ケースに固定部材により固定される制御ユニットケース内で、自動変速機ケース側に配置されて固定され、該アクチュエータより軽量のシフトバイワイヤ制御回路及び自動変速機制御回路が、制御ユニットケースの側面に配置されるので、常に振動が加わる車両において重いアクチュエータの振動を抑えて優れた安定性を発揮することができる。また、アクチュエータと、シフトバイワイヤ制御回路及び自動変速機制御回路を有する制御ユニットとが１つのケース内に収納されているため、車載搭載スペースをそれぞれ設ける必要がないのみならず、類似する回路機能を共通化することができる。したがって、この自動変速機の制御ユニットは、小型化及び製造コストの低廉化を図ることが可能で、かつ耐振性に優れている。また、アクチュエータとシフトバイワイヤ制御回路及び自動変速機制御回路との配線が１つのケースに収納されているため、外部からアクチュエータを強制的に駆動させることができなくなることで、車両の盗難防止を図ることができる。

請求項３に係る自動変速機の制御ユニットにおいては、制御ユニットケースは、取付け穴を有し、自動変速機のケースに固定されるため、重いアクチュエータを確実に自動変速機のケースに固定でき、耐震性を向上させることができる。

請求項４に係る自動変速機の制御ユニットにおいては、前記シフトバイワイヤ制御回路及び自動変速機制御回路を含む制御回路機構は、前記制御ユニットケース内を二つの収納部に分割する分離壁の前記アクチュエータ側の面とは反対側の面に固定されているので、アクチュエータ、シフトバイワイヤ制御回路及び自動変速機制御回路を一体化した自動変速機の制御ユニットでは、アクチュエータの作動により導電性異物が発生する恐れがあり、ＥＣＵの電子部品にショート故障を起こす恐れがあるが、これを低減することができる。

請求項５又は６に係る自動変速機の制御ユニットにおいては、重いアクチュエータが、自動変速機ケースに固定部材により固定される制御ユニットケース内で、自動変速機ケース側の下部収納部に配置され、該アクチュエータより軽量のシフトバイワイヤ制御回路及び自動変速機制御回路が、上部収納部または側面収納部に配置されるので、常に振動が加わる車両において優れた安定性を発揮することができる。また、アクチュエータの作動により導電性異物が発生しても、アクチュエータと両制御回路が別の収納部に配置されているので、両制御回路の電子部品のショート故障を防止することができる。

請求項７又は９に係る自動変速機の制御ユニットにおいては、シフトバイワイヤ制御回路及び前記自動変速機制御回路が１枚のプリント基板上に搭載されて制御回路機構を構成しているため、省スペース及び類似の回路機能の共通化が実現し易い。

請求項８又は１０に係る自動変速機の制御ユニットにおいては、上部収納部と下部収納部又は側面収納部は、分離壁により分割され、該分離壁にアクチュエータとプリント基板とを電気的に接続する導体が埋設されるため、プリント基板の内層パターンの代わりに導体を用いてアクチュエータの駆動電流を流すことができ、プリント基板を小型化できるのみならず、ノイズ対策のためのシールド線が不要となる。

実施形態１、２の自動変速機の制御ユニットの電気的接続図。 実施形態１の自動変速機の制御ユニットの斜視図。 実施形態１の自動変速機の制御ユニットの断面図。 実施形態１の自動変速機の制御ユニットに係り、制御回路機構及び中蓋の正面図。 実施形態１、２の自動変速機の制御ユニットに係り、自動変速機のブロック図。 実施形態１の自動変速機の制御ユニットに係り、アクチュエータの正面図。 実施形態１、２の自動変速機の制御ユニットに係り、レンジ切替機構の斜視図。 実施形態２の自動変速機の制御ユニットの斜視図。 実施形態２の自動変速機の制御ユニットの断面図。 従来の自動変速機の制御ユニットの電気的接続図。

符号の説明

１、７０…自動変速機の制御ユニット、１Ａ、７０Ａ…制御ユニットケース、６…自動変速機、６Ａ…自動変速機のケース、２０…アクチュエータ、５０…制御回路機構、５３…シフトバイワイヤ制御回路（ＳＢＷ−ＥＣＵ）、５６…自動変速機制御回路（ＡＴ−ＥＣＵ）、１０、７１…ケース本体、１０ｃ、７１ｃ…固定部材、１１…中蓋、１２、７２…上蓋、７３…側蓋、５１…プリント基板、１１ａ、７１ａ…分離壁、１２ａ…上部収納部、１０ａ…下部収納部、７１ｂ…第１収納部（下部収納部）、７３ａ…第２収納部（側面収納部）、１４、７５…導体（バスバー）。

本発明に係る自動変速機の制御ユニットを具体化した実施形態１、２を図面に基づいて以下に説明する。図１に示すように、実施形態１の自動変速機の制御ユニット１（以下、制御ユニット１という。）は、コネクタ１３を介してハーネス３によりエンジンＥＣＵ２へ接続されるほか、シフトレバー４及び自動変速機６にも接続されている。ここで、エンジンＥＣＵ２はエンジンを制御するものであり、シフトレバー４は運転者によって操作され、自動変速機６の走行レンジを所望のレンジにするためのものである。また、自動変速機６は車両の速度やアクセル開度、走行レンジなどに応じて変速比を自動的に切り替えるものである。これら制御ユニット１及びエンジンＥＣＵ２は、車載通信システムＣＡＮ（Controller Area Network）７などの接続手段で接続され、互いに通信可能になっている。

制御ユニット１は、アクチュエータ２０と制御回路機構５０とを備えている。アクチュエータ２０は自動変速機６の走行レンジ（Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄ、Ｄ１、Ｄ２など）を切り替えるモータ２１を備えており、制御回路機構５０は後述するようにシフトバイワイヤ制御回路（以下、「ＳＢＷ−ＥＣＵ」という）５３、及び 自動変速機制御回路（以下、「ＡＴ−ＥＣＵ」という）５６等が搭載された１枚のプリント基板５１からなっている（図４参照）。

図２は、制御ユニット１の外観図である。制御ユニット１の制御ユニットケース１Ａは、金属製のケース本体１０、樹脂製の中蓋１１及び金属製の上蓋１２で構成され、中蓋１１にはコネクタ１３が一体として形成されている。制御ユニット１は、ケース本体１０に設けられた取付け穴１０ｂを用いて自動変速機６のケース６Ａにボルトなどの固定部材１０ｃによって固定されることにより、自動変速機ケース６Ａに固定される。なお、ケース本体１０は、樹脂製でもかまわない。

図３は、制御ユニット１の断面図である。制御ユニット１は、自動変速機ケース６Ａ側から順に配置されたケース本体１０、中蓋１１及び上蓋１２で構成される１つの制御ユニットケース１Ａと、このケース１Ａ内に、自動変速機ケース１Ａ側に配置、収納されたアクチュエータ２０及び自動変速機ケース６Ａからは遠い側に配置された制御回路機構５０とを備えている。中蓋１１には、ケース本体１０との間に下部収納部１０ａを形成する板状の分離壁１１ａが設けられており、ケース本体１０と中蓋１１とを接着剤により接着、またはネジなどの固定部材を用いて固定することにより、アクチュエータ２０及びポジションセンサ３８が下部収納部１０ａ内に収納される。また、中蓋１１に上蓋１２を被せることにより、中蓋１１と上蓋１２との間に上部収納部１２ａが形成され、制御回路機構５０が上部収納部１２ａ内に収納される。なお、上蓋１２は樹脂製でもよく、中蓋１１と上蓋１２とは、ねじ止め、接着、振動溶着等により固定される。

図４は、上蓋１２を外した制御回路機構５０及び中蓋１１の正面図である。制御回路機構５０は、シフトバイワイヤ制御回路としてのＳＢＷ−ＥＣＵ５３及び自動変速機制御回路としてのＡＴ−ＥＣＵ５６を構成する電子部品が実装されたプリント基板５１からなっている。そして、プリント基板５１は、中蓋１１の分離壁１１ａ上にねじ止めされている。ＳＢＷ−ＥＣＵ５３及びＡＴ−ＥＣＵ５６は電源回路５２を共有しており、ＳＢＷ−ＥＣＵ５３にはモータ駆動回路５４が含まれている。ここで、ＳＢＷ−ＥＣＵ５３は、運転者によって選択された選択レンジに基づいて、アクチュエータ２０を駆動するものである。また、ＡＴ−ＥＣＵ５６は、エンジンＥＣＵ２から入力したエンジンの運転状態、シフトバイワイヤ制御回路５３からの走行レンジ位置信号、車両の走行速度等の情報に基づいて自動変速機６の油圧制御装置の各種バルブを制御することにより、クラッチやブレーキの係合状態を切り替えて変速状態を切り替え制御するものである。さらに、電源回路５２は、電源電圧を所定電圧に安定化してＳＢＷ−ＥＣＵ５３及びＡＴ−ＥＣＵ５６の他の回路に供給するものであり、モータ駆動回路５４は、モータ駆動電流をモータ２１に供給するものである。

図３及び図４に示すように、中蓋１１の一端にはコネクタ１３が一体として形成され、コネクタ１３には電源端子１３ａ及び信号端子１３ｂが設けられている。コネクタ１３は、エンジンＥＣＵ２、シフトレバー４、自動変速機６及びＣＡＮ７毎に内部で分割され、夫々に電気的接続可能になっている。電源端子１３ａは電源回路５２に電源を供給するものであり、一端がコネクタ１３内に突出し、中蓋１１（分離壁１１ａ）内を貫通して、Ｌ型に屈曲した他端が分離壁１１ａから上方に突出してプリント基板５１のランド１３ｃにハンダ付けされている。そして、電源端子１３ａは、ランド１３ｃに接続されたパターンを介して、電源回路５２のＩＣに接続される。信号端子１３ｂはセンサ類の信号やＡＴ−ＥＣＵ５６の指令等を伝達するものであり、一端がコネクタ１３内に突出し、中蓋１１（分離壁１１ａ）内を貫通して、Ｌ型に屈曲した他端が分離壁１１ａから上方に突出してプリント基板５１のランド１３ｄにハンダ付けされている。そして、信号端子１３ｂは、ランド１３ｄに接続されたパターンを介して、ＳＢＷ−ＥＣＵ５３及びＡＴ−ＥＣＵ５６に接続される。このように、電源端子１３ａ及び信号端子１３ｂが中蓋１１（分離壁１１ａ）内を貫通することにより、電気的絶縁性が確保される。

また、導体としてのバスバー１４はモータ駆動電流を通電するものであり、その一端がモータ駆動回路５４のＩＣに接続されたプリント基板５１のランド１４ａにハンダ付けされている。そして、バスバー１４は分離壁１１ａ内を貫通し、他端が分離壁１１ａから下方に突出してアクチュエータ２０のモータ２１に接続されている。信号導線１５はポジションセンサ３８が検出した信号をＳＢＷ−ＥＣＵ５３に伝達するものであり、その一端がＳＢＷ−ＥＣＵ５３のＩＣに接続されたプリント基板５１のランド１５ａにハンダ付けされている。そして、信号導線１５は分離壁１１ａ内を貫通し、他端が分離壁１１ａから下方に突出してポジションセンサ３８に接続されている。

図５は、ＡＴ−ＥＣＵ５６の制御対象である自動変速機６のブロック図である。自動変速機６は、車両の速度やアクセル開度、走行レンジなどに応じて変速比を自動的に切り替えエンジンの駆動力を変速してプロペラシャフト、ディファレンシャル及び左右駆動軸を経て駆動輪に伝達するものであり、入力軸６１、変速機構６２、出力軸６３、油圧制御装置６４及びレンジ切替機構４０を備えている。入力軸６１は、エンジンからの駆動力を入力する。変速機構６２は、トルクコンバータ、プラネタリギヤトレーンなどからなり、油圧制御装置６４からの指示を受けてギヤ段を切り替えて（変速や逆回転）入力軸６１から入力した駆動力を変速して出力する。出力軸６３は、変速機構６２からの変速された動力をプロペラシャフトを介して駆動輪に出力する。油圧制御装置６４は、プラネタリギヤトレーンの各ギヤのクラッチ、ブレーキの油路を自動的に切り替えてプラネタリギヤトレーンを制御する。レンジ切替機構４０については後述する。

図６は、上蓋１２及び中蓋１１を外したアクチュエータ２０及びポジションセンサ３８の正面図である。図３にも示すように、アクチュエータ２０及びポジションセンサ３８は、ケース本体１０と分離壁１１ａを有する中蓋１１とで形成される下部収納部１０ａ内に収納されている。アクチュエータ２０は、モータ２１、減速機構２２及び運動変換機構２３等から構成される。２４はケース本体１０とは別体の金属製のメインブラケットで、モータ２１、減速機構２２及び運動変換機構２３等が取付けられた後でケース本体１０に４本のボルト２５で固定される。メインブラケット２４にはモータ２１が固定され、モータ２１の出力軸はメインブラケット２４を貫通して前方に突出し、先端部に小歯車２６が嵌着されている。モータ２１は、三相ブラシレスモータであり、出力軸が単位角度回転する毎にパルス信号を送出するセンサが付けられている。モータ２１はケース本体１０内に収納可能とするために小型のものが使用される。

ケース本体１０内には、ボールねじ軸３０がモータ２１と平行に配置され、両端が軸受３１、３２を介してメインブラケット２４に回転可能に軸支持されている。ボールねじ軸３０の前端側には、小歯車２６と中歯車２７を介して噛合する大歯車２８が固定されている。これら小歯車２６、中歯車２７及び大歯車２８により減速機構２２が構成される。なお、本実施形態１においては、小歯車２６、中歯車２７及び大歯車２８によりモータ２１の回転を減速してボールねじ軸３０に伝達しているが、モータ２１の回転をプラネタリギヤ、ウォームギヤ等によって減速してボールねじ軸３０に伝達するようにしてもよい。

ボールねじ軸３０には、ボールナット３３が螺合されている。メインブラケット２４には、ボールねじ軸３０と平行に延在する係合ロッド３４の両端が嵌合され、この係合ロッド３４にボールナット３３の外周に突設されたコの字状の係合部３５が係合し、ボールナット３３がメインブラケット２４に対して軸線方向の移動を許容されて回り止めされている。これにより、モータ２１の回転は、減速機構２２により減速されてボールねじ軸３０に伝えられ、ボールねじ軸３０の回転は、ボールねじ軸３０、ボールナット３３等によりボールナット３３の軸線方向運動に変換される。

ケース本体１０にはマニュアルシャフト３６の一端が下部収納部１０ａ内に突出して回転可能に軸承され、マニュアルシャフト３６にアーム３７の基端部が相対回転を規制されて嵌合され、アーム３７が揺動可能に支承されている。アーム３７の先端は二股に分岐されてボールナット３３の両側に延在され、各先端に凹部３７ａが形成されている。各凹部３７ａにボールナット３３の両側に突設された係合軸３３ａが係合されることにより、アーム３７はボールナット３３にボールねじ軸３０の軸線方向の相対移動を規制されて係合している。ボールねじ軸３０、ボールナット３３、アーム３７、係合軸３３ａ、凹部３７ａ等によって運動変換機構２３が構成されている。また、マニュアルシャフト３６の一端にはポジションセンサ３８が取付けられている。

図７に示すように、マニュアルシャフト３６の他端には、アクチュエータ２０の駆動対象としてのレンジ切替機構４０が連結されている。このレンジ切替機構４０は自動変速機６に備えられている（図５参照）。レンジ切替機構４０は、 ディテント機構４１とマニュアルバルブ４６とからなっている。マニュアルバルブ４６は、バルブボディ４７内にスプール４８が軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に移動可能に嵌合されて構成されている。スプール４８は、シフトレバー４によって選択されるレンジに応じてラインプレッシャの油路を切り替え、自動変速機６の駆動状態をＰレンジ（駐車（パーキング）レンジ）、Ｒレンジ（リバースレンジ）、Ｎレンジ（ニュートラルレンジ）、Ｄレンジ（ドライブレンジ）などの各走行レンジに切り替えるものである。シフトレバー４には、自動変速機６の各走行レンジに対応するレンジが選択可能に設定されている。すなわち、自動変速機６ の油圧制御装置６４内に配設されたスプール４８が、Ｐレンジに対応するＰ位置、Ｒレンジに対応するＲ位置、Ｎレンジに対応するＮ位置、およびＤレンジに対応するＤ位置などに移動できるようになっており、このスプール４８が軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に移動することにより、油圧制御装置６４内の油路を切り替えて、シフトレバー４によって選択されたレンジ、すなわち要求レンジになるように自動変速機６の走行レンジが設定されるようになっている。スプール４８のバルブボディ４７から突出した部分にはＬ字型に屈曲したフック部４９が形成され、該フック部４９がディテント機構４１の後述するディテントレバー４２に形成されたシフト部４２ａに連結され、ディテントレバー４２の回動によってスプール４８が軸線方向に移動されるようになっている。

ディテント機構４１は、ディテントレバー４２、ディテントスプリング４３、および係合ローラ４４から構成されている。ディテントレバー４２は、マニュアルシャフト３６とアーム３７と一体的に回動される。これにより、ディテントレバー４２は、マニュアルシャフト３６を回動中心として矢印Ｃ、Ｄ方向に回動される。また、ディテントレバー４２には、パーキング機構（不図示）の一部が係合される透孔４２ｂが穿設されている。マニュアルシャフト３６の一端に取付けられたポジションセンサ３８は、ディテントレバー４２の回動位置を検出することにより、スプール４８の現在位置を検出するようになっている。ポジションセンサ３８としては、例えばポテンショメータを用いることができ、ポテンショメータよりマニュアルシャフト３６の回動角度に応じた電圧が出力される。従って、ポテンショメータから出力される電圧レベルによってレンジ位置（Ｐ位置、Ｒ位置、Ｎ位置、Ｄ位置）を所定幅のゾーンとして検出することができる。

以上の構成をした制御ユニット１におけるＳＢＷ−ＥＣＵ５３及びアクチュエータ２０の作動を説明する。運転者がシフトレバー４を操作すると、選択された選択レンジに基づくシフト信号がコネクタ１３の信号端子１３ｂを介して、ＳＢＷ−ＥＣＵ５３に入力される。そして、ＳＢＷ−ＥＣＵ５３によりシフト信号に基づいてモータ駆動電流がバスバー１４を介してモータ２１に供給される。

これにより、モータ２１が所定の駆動方向に駆動され、モータ２１の出力軸の回転運動が、減速機構２２によって減速され、メインブラケット２４に軸承されたボールねじ軸３０に伝達される。ボールねじ軸３０が回転されると、係合ロッド３９と係合部３５との係合によって回転を規制されたボールナット３３が軸線方向に移動され、アーム３７がマニュアルシャフト３６を中心として回動される。マニュアルシャフト３６の回動によりマニュアルシャフト３６が回動されて、ディテントレバー４２が回動され、スプール４８がシフト部４２ａを介して移動される。

そして、ＳＢＷ−ＥＣＵ５３は、ポジションセンサ３８の出力電圧が所定の値になったとき、モータ２１の回転を停止する。モータ２１の回転が停止されると、ディテントスプリング４３、係合ローラ４４等の働きによりディテントレバー４２が回動され、所定の位置に保持される。こうして、スプール４８が切り替えられ、自動変速機６の走行レンジが切り替えられる。

次に、ＡＴ−ＥＣＵ５６の働きについて概説する。ＡＴ−ＥＣＵ５６には、コネクタ１３の信号端子１３ｂを介して、エンジン回転数等の運転状態を表す情報がエンジンＥＣＵ２から入力される。ＡＴ−ＥＣＵ５６は、この情報に基づいて自動変速機６の油圧制御装置の各種バルブを制御する制御信号を自動変速機６に出力する。これにより、クラッチやブレーキの係合状態が切り替えられて、変速状態が切り替えられる。

実施形態１に係る制御ユニット１において、アクチュエータ２０と、ＳＢＷ−ＥＣＵ５３及びＡＴ−ＥＣＵ５６の配置は、アクチュエータ２０が、自動変速機ケース６Ａに固定部材１０ｃにより固定される制御ユニットケース１Ａ内で、自動変速機ケース側に配置されて固定され、ＳＢＷ−ＥＣＵ５３及びＡＴ−ＥＣＵ５６が、アクチュエータ２０とは反対側の自動変速機ケース６Ａより遠い側に配置されるので、常に振動が加わる車両において、重いアクチュエータ２０の振動を抑えて、優れた安定性を発揮することができる。即ち、アクチュエータ２０が固定される制御ユニットケース１Ａのケース本体１０が取付け穴１０ｂを貫通するボルト等の固定部材１０ｃにより自動変速機のケース６Ａに固定されるので、重いアクチュエータ２０を確実に自動変速機ケース６Ａに固定することができる。さらに、アクチュエータ２０の作動により導電性異物が発生する恐れがあり、ＥＣＵの電子部品にショート故障を起こす恐れがあるが、これを低減することができる。

さらに、アクチュエータ２０と、ＳＢＷ−ＥＣＵ５３及びＡＴ−ＥＣＵ５６を有する制御回路機構５０とが分離壁１１ａにより上下に分割された上部収納部１２ａ及び下部収納部１０ａを有する１つの制御ユニットケース１Ａ内に収納されているため、車載搭載スペースをそれぞれ設ける必要がないのみならず、類似する回路機能を共通化することができる。また、下部収納部１０ａには重いアクチュエータ２０が収納され、上部収納部１２ａには軽い制御回路機構５０が収納されているため、常に振動が加わる車両において優れた安定性を発揮することができる。加えて、モータ２１、減速機構２２及び運動変換機構２３等から構成されるアクチュエータ２０が、ケース本体１０とは別体の金属製のメインブラケット２４により、ケース本体１０に４本のボルト２５で固定される。したがって、実施形態１の制御ユニット１は、小型化及び製造コストの低廉化を図ることが可能で、かつ耐振性に優れている。特に、この制御ユニット１では、ＳＢＷ−ＥＣＵ５３及びＡＴ−ＥＣＵ５６が１枚のプリント基板５１上に搭載されているため、省スペース及び類似の回路機能の共通化が実現し易い。また、アクチュエータ２０とＳＢＷ−ＥＣＵ５３との配線が１つのケースに収納されているため、外部からアクチュエータ２０を強制的に駆動させることができなくなることで、車両の盗難防止を図ることができる。さらに、この制御ユニット１においては、アクチュエータ２０と、ＳＢＷ−ＥＣＵ５３及びＡＴ−ＥＣＵ５６とが分離壁１１ａにより収納部を分けているため、アクチュエータ２０に介在する潤滑剤や減速機構２２から発生する摩耗粉などがＳＢＷ−ＥＣＵ５３及びＡＴ−ＥＣＵ５６の収納部に侵入することを防ぐことができる。

また、この制御ユニット１においては、アクチュエータ２０とプリント基板５１とを電気的に接続するバスバー１４が分離壁１１ａに埋設されるため、プリント基板５１の内層パターンの代わりにバスバー１４を用いてアクチュエータ駆動電流を流すことができ、プリント基板５１を小型化できるのみならず、ノイズ対策のためのシールド線が不要となる。

実施形態２の自動変速機の制御ユニットは、実施形態１と同様、図１に示す構成をしている。また、実施形態２の自動変速機の制御ユニット７０（以下、制御ユニット７０という。）の外観図を図８に示す。制御ユニット７０の制御ユニットケース７０Ａは、樹脂製のケース本体７１、金属製の上蓋７２及び側蓋７３で構成される。ケース本体７１の設けられた取付け穴７１ｂを用いて、図９に開示されるように自動変速機６のケース６Ａにボルト等の固定部材７１ｃによって固定されることにより、制御ユニット７０が自動変速機ケース６Ａに固定される。

図９は、制御ユニット７０の断面図である。この制御ユニット７０は、ケース本体７１、上蓋７２及び側蓋７３で構成される１つのケースと、このケース内に収納されたアクチュエータ２０及び制御回路機構５０とを備えている。ケース本体７１と上蓋７２との間には第１収納部７１ｂが下部収納部として形成され、アクチュエータ２０及びポジションセンサ３８が第１収納部７１ｂ内に収納される。アクチュエータ２０及びポジションセンサ３８については、マニュアルシャフト３６が短くなっている他は実施形態１と同様であり、その説明を省略する。また、上蓋７２と側蓋７３との間には第２収納部７３ａが側面収納部として形成され、制御回路機構５０を構成するプリント基板５１が第２収納部７３ａ内に収納される。

ケース本体７１の側蓋７３側は分離壁７１ａとなっており、この分離壁７１ａの一端に実施形態１と同様のコネクタ１３が一体として形成され、図９の裏面方向に突出している。そして、プリント基板５１が分離壁７１ａにねじ止めされることにより、プリント基板５１が第２収納部７３ａ内に収納されている。このプリント基板５１には、配置が異なるものの、実施形態１と同様の電子部品が実装されている。ただし、モータ駆動電流を通電する導体としてのバスバー７５は、その一端７５ａがプリント基板５１にハンダ付けされ、ケース本体７１（分離壁７１ａ）内を貫通し、他端７５ｂがケース本体７１から上方に突出してアクチュエータ２０のモータ２１に接続されている。ポジションセンサ３８が検出した信号をＳＢＷ−ＥＣＵ５３に伝達する信号導線については図示していないが、バスバー７５と同様、その一端がプリント基板５１にハンダ付けされ、ケース本体７１（分離壁７１ａ）内を貫通し、他端がケース本体７１から上方に突出してポジションセンサ３８に接続されている。

実施形態２に係る制御ユニット７０においては、アクチュエータ２０とＳＢＷ−ＥＣＵ５３及びＡＴ−ＥＣＵ５６を備えた制御回路機構５０とが分離壁７１ａにより左右に分割された第１収納部７１ｂ及び第２収納部７３ａを有する１つの制御ユニットケース７０Ａ内に収納されているため、車載搭載スペースをそれぞれ設ける必要がないのみならず、類似する回路機能を共通化することができる。また、ＳＢＷ−ＥＣＵ５３により制御され、自動変速機６の走行レンジを切り替える重いアクチュエータ２０が、自動変速機ケース６Ａに固定部材７１ｃにより固定される制御ユニットケース１Ａ内で、自動変速機ケース６Ａ側に配置されて固定され、アクチュエータ２０より軽量の制御回路機構５０が、制御ユニットケース７０Ａの側面に配置されるので、常に振動が加わる車両において重いアクチュエータの振動を抑えて優れた安定性を発揮することができる。したがって、実施形態２の制御ユニット７０は、小型化及び製造コストの低廉化を図ることが可能で、かつ耐振性に優れている。その他の構成及び作用、効果は実施形態１と同様である。

以上において、本発明の制御ユニット１、７０を実施形態１、２に即して説明したが、本発明はこれらに制限されるものではなく、本発明の技術的思想に反しない限り、適宜変更して適用できることはいうまでもない。

本発明に係る自動変速機の制御ユニットは、車両用自動変速機の走行レンジを切り替えるアクチュエータと、運転者によって選択された選択レンジに基づいて前記アクチュエータを制御するシフトバイワイヤ制御回路と、前記自動変速機の油圧制御装置の各種バルブを制御する自動変速機制御回路と、を備えた自動変速機の制御ユニットに用いるのに適している。

Claims (10)

1. 自動変速機の走行レンジを切り替えるアクチュエータと、
   前記アクチュエータを切り替え制御することで、運転者の選択した選択レンジに自動変速機の走行レンジを切り替るシフトバイワイヤ制御回路と、
   少なくとも走行レンジ位置信号によって自動変速機の変速段を制御する自動変速機制御回路と、
   前記アクチュエータ、シフトバイワイヤ制御回路及び自動変速機制御回路を内包し、自動変速機ケースに固定部材により固定される制御ユニットケースと、を備え、
   前記アクチュエータは、前記制御ユニットケース内で、自動変速機ケース側に配置され、
   前記シフトバイワイヤ制御回路及び自動変速機制御回路は、前記制御ユニットケース内で、前記アクチュエータとは反対側に配置されることを特徴とする自動変速機の制御ユニット。
2. 自動変速機の走行レンジを切り替えるアクチュエータと、
   前記アクチュエータを切り替え制御することで、運転者の選択した選択レンジに自動変速機の走行レンジを切り替るシフトバイワイヤ制御回路と、
   少なくとも走行レンジ位置信号によって自動変速機の変速段を制御する自動変速機制御回路と、
   前記アクチュエータ、シフトバイワイヤ制御回路及び自動変速機制御回路を内包し、自動変速機ケースに固定部材により固定される制御ユニットケースと、を備え、
   前記アクチュエータは、前記制御ユニットケース内で、自動変速機ケース側に配置され、
   前記シフトバイワイヤ制御回路及び自動変速機制御回路は、前記制御ユニットケースの側面に配置される
   ことを特徴とする自動変速機の制御ユニット。
3. 請求項１又は２において、前記制御ユニットケースは、取付け穴を有し、自動変速機のケースに固定されることを特徴とする自動変速機の制御ユニット。
4. 請求項１又は２において、前記シフトバイワイヤ制御回路及び自動変速機制御回路を含む制御回路機構は、前記制御ユニットケース内を二つの収納部に分割する分離壁の前記アクチュエータ側の面とは反対側の面に固定されていることを特徴とする自動変速機の制御ユニット。
5. 請求項１において、前記制御ユニットケースは、自動変速機のケースに取り付けられる側の下部収納部と、上部収納部を有し、
   前記アクチュエータは、前記下部収納部に収納され、
   前記シフトバイワイヤ制御回路及び自動変速機制御回路は、上部収納部に収納されることを特徴とする自動変速機の制御ユニット。
6. 請求項２において、前記制御ユニットケースは、自動変速機のケースに取り付けられる側の下部収納部と、制御ユニットケースの側面側の側面収納部を有し、
   前記アクチュエータは、前記下部収納部に収納され、
   前記シフトバイワイヤ制御回路及び自動変速機制御回路は、側面収納部に収納されることを特徴とする自動変速機の制御ユニット。
7. 請求項５において、前記シフトバイワイヤ制御回路及び前記自動変速機制御回路が１枚のプリント基板上に搭載され制御回路機構を構成することを特徴とする自動変速機の制御ユニット。
8. 請求項７において、前記上部収納部と下部収納部は、分離壁により分割され、前記アクチュエータと前記プリント基板とを電気的に接続する導体が前記分離壁に埋設されることを特徴とする自動変速機の制御ユニット。
9. 請求項６において、前記シフトバイワイヤ制御回路及び前記自動変速機制御回路が１枚のプリント基板上に搭載され制御回路機構を構成することを特徴とする自動変速機の制御ユニット。
10. 請求項９において、前記側面収納部と下部収納部は、分離壁により分割され、前記アクチュエータと前記プリント基板とを電気的に接続する導体が前記分離壁に埋設されることを特徴とする自動変速機の制御ユニット。
    
    
    

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