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STAND DER TECHNIK
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltbereich-Umschaltvorrichtung eine Shift-by-Wire-Systems zum Betreiben eines Schaltbereichs eines Automatikgetriebes eines Fahrzeugs unter Verwendung eines elektrischen Signals.
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Beschreibung des Stands der Technik
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Im Allgemeinen wird nach einem Fahrzeug gefragt, das gestoppt und abgeschleppt werden kann, auch wenn eine Abnormalität aus irgendeinem Grund auftritt. Bei einem konventionellen Fahrzeug kann das Fahrzeug durch Umschalten des Schaltbereichs des Automatikgetriebes auf den P-Bereich oder durch Verwendung einer Feststellbremse gestoppt werden. Das Fahrzeug kann auch durch Umschalten des Schaltbereichs des Automatikgetriebes vom P-Bereich auf einen anderen Bereich abgeschleppt werden.
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Andererseits wird in jüngster Zeit für die Fahrzeugsteuerung ein Shift-by-Wire-System verwendet, das den Schaltbereich des Automatikgetriebes eines Fahrzeugs durch ein elektrisches Signal auf der Grundlage eines Befehls des Fahrzeugführers umschaltet. In einem Fahrzeug, bei dem das Shift-by-Wire-System angewendet wird, wird der Schaltbereich des Automatikgetriebes elektrisch geschaltet, also wenn eine Abnormalität bei der Stromversorgung oder dem Stromversorgungssystem auftritt, wie beispielsweise bei einer vollständigen Batterieentladung, Trennung und dergleichen, wird das Umschalten des Schaltbereichs des Automatikgetriebes schwierig. Daher wird auch für ein Fahrzeug, bei dem das Shift-by-Wire-System angewendet wird, eine Schaltbereichs-Umschaltvorrichtung gefordert, bei der das Umschalten des Schaltbereichs des Automatikgetriebes selbst dann möglich ist, wenn eine Abnormalität aus irgendeinem Grund auftritt.
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Im Fall der herkömmlichen Schaltbereichs-Umschaltvorrichtung wird die Energie, die an eine Schaltbereichs-Umschalteinheit geliefert wird, in einem Kondensator gespeichert. Auch wenn eine Abnormalität an der Batterie oder dem Stromversorgungssystem auftritt, kann das Automatikgetriebe mindestens einmal mit der im Kondensator gespeicherten Energie auf den P-Bereich geschaltet werden, wodurch das Fahrzeug gestoppt werden kann. Der Schaltbereich des Automatikgetriebes kann manuell durch Betätigen eines Schalthebels vom P-Bereich in einen anderen Bereich geschaltet werden. Dadurch kann das Fahrzeug abgeschleppt werden (z. B. siehe
japanisches Patent Nr. 4833097 ).
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Im Fall der oben erwähnten herkömmlichen Schaltbereichs-Umschaltvorrichtung wird angenommen, dass, wenn keine Energie aufgrund einer Abnormalität des Stromversorgungssystems zugeführt werden kann, die in dem Kondensator gespeicherte Energie dem Aktuator zugeführt wird, und der Schaltbereich nur einmal in den P-Bereich geschaltet werden kann. Wenn jedoch die Abnormalität Null Batteriespannung oder ein Stromversorgungsausfall ist, wie z.B. eine Trennung, kann keine Energie im Kondensator gespeichert werden, und der Schaltbereich kann nicht umgeschaltet werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltbereichs-Umschaltvorrichtung eines Shift-by-Wire-Systems zu schaffen, die mit Sicherheit auch bei einer Abnormalität in der Stromversorgung auf den P-Bereich umschalten kann.
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Eine Schaltbereichs-Umschaltvorrichtung eines erfindungsgemäßen Shift-by-Wire-Systems weist auf: einen Hauptmotor; einen Verzögerungsmechanismus, der das durch den Hauptmotor erzeugte Drehmoment verstärkt; eine Ausgangswelle, die das durch den Verzögerungsmechanismus verstärkte Drehmoment ausgibt; einen Hilfsmotor, der eine Hilfsmotorwelle aufweist; und einen Notfallantriebsmechanismus, der auf der Hilfsmotorwelle angeordnet ist und der durch Antreiben des Hilfsmotors mit dem Verzögerungsmechanismus verbunden oder von diesem getrennt ist, und die Leistung des Hilfsmotors auf den Verzögerungsmechanismus überträgt und die Ausgangswelle durch Verbinden mit dem Verzögerungsmechanismus dreht.
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In der Schaltbereichs-Umschaltvorrichtung des erfindungsgemäßen Shift-by-Wire-Systems ist der Notfallantriebsmechanismus, der durch den Antrieb des Hilfsmotors mit dem Verzögerungsmechanismus verbunden oder von diesem getrennt werden kann, auf der Hilfsmotorwelle angeordnete, und die Leistung des Hilfsmotors wird auf den Verzögerungsmechanismus übertragen und die Ausgangswelle wird durch Verbinden des Notfallantriebsmechanismus mit dem Verzögerungsmechanismus gedreht, daher kann auch dann, wenn die Stromversorgung einer Abnormalität unterliegt, der Schaltbereich mit höherer Sicherheit auf den P-Bereich umgeschaltet werden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Schaltbereichs-Umschaltmechanismuseinheit eines Shift-by-Wire-Systems gemäß Ausführungsform 1 vorliegender Erfindung darstellt;
- Fig. ist 2 eine Längsschnittansicht der Schaltbereichs-Umschaltvorrichtung in 1;
- 3 ist eine perspektivische Draufsicht mit einer Teilquerschnittsansicht, die einen Kernbereich der Schaltbereichs-Umschaltvorrichtung von 1 darstellt;
- 4 ist eine perspektivische Ansicht mit einer Teilquerschnittsansicht, die einen Normalzustand des Hilfsmotors und des Notfallantriebsmechanismus von 3 darstellt;
- 5 ist eine perspektivische Ansicht, die den Hilfsmotor und den Notfallantriebsmechanismus von 3 darstellt;
- 6 ist eine Seitenansicht, die den Hilfsmotor und den Notfallantriebsmechanismus von 5 darstellt;
- 7 ist eine Querschnittsansicht entlang der VII-VII-Linie in 6;
- 8 ist eine perspektivische Ansicht, die den Hilfszahnradkörper von 5 darstellt;
- 9 ist eine perspektivische Ansicht, die das Greifelement von 5 darstellt;
- 10 ist eine Querschnittsansicht eines Kernbereichs einer Schaltbereichs-Umschaltvorrichtung eines Shift-by-Wire-Systems gemäß Ausführungsform 2 vorliegender Erfindung; und
- 11 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Kernbereich einer Schaltbereichs-Umschaltvorrichtung eines Shift-by-Wire-Systems gemäß Ausführungsform 3 vorliegender Erfindung darstellt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausführungsformen der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
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Ausführungsform 1
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1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Schaltbereichs-Umschaltmechanismuseinheit eines Shift-by-Wire-Systems gemäß Ausführungsform 1 vorliegender Erfindung darstellt. Wie in 1 gezeigt ist, weist die Schaltbereichs-Umschaltmechanismuseinheit 1 eine Schaltbereichs-Umschaltvorrichtung 2, einen Rastmechanismus 3, einen Parkmechanismus 4, einen Ventilkörper 5 und ein Schieberventil 8 auf.
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Die Schaltbereichs-Umschaltvorrichtung 2 ist in einem Automatikgetriebe (nicht dargestellt) eingebaut, das beispielsweise in einem Fahrzeug installiert ist. Ein Verbinder 2a ist an der Schaltbereichs-Umschaltvorrichtung 2 angeordnet. Ein Schaltsignal, das ein elektrisches Signal ist, wird zu dem Verbinder 2a geleitet. Das Schaltsignal wird durch den Fahrzeugführer erzeugt, der einen Schalthebel (nicht dargestellt) betätigt, der eine Schaltbereichswähleinheit ist.
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Der Rastmechanismus 3 weist eine Schaltwelle 6 auf, die von der Schaltbereichs-Umschaltvorrichtung 2 angetrieben wird, eine in der Schaltwelle 6 eingebaute und annähernd fächerförmige Rastplatte 7 und eine an dem Ventilkörper 5 befestigte Rastfeder 9. Auf der Grundlage eines Schaltsignals dreht die Schaltbereichs-Umschaltvorrichtung 2 die Schaltwelle 6 und die Rastplatte 7 integral in Vorwärtsrichtung oder Rückwärtsrichtung.
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Das Schieberventil 8, das in der Lage ist, sich hin- und herzubewegen, ist in dem Ventilkörper 5 untergebracht. Das Schieberventil 8 ist mit der Rastplatte 7 verbunden. Dadurch bewegt sich das Schieberventil 8 innerhalb des Ventilkörpers 5 und verriegelt (interlocking) mit der Drehung der Schaltwelle 6 und der Rastplatte 7. Dadurch wird der Ölkanal im Ventilkörper 5 umgeschaltet und der Schaltbereich schaltet zwischen P (Parken), R (Rückwärts), N (Neutral) und D (Fahren).
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Mehrere plattenförmige, konkave Abschnitte 7a sind auf dem Rand der Rastplatte 7 angeordnet. Diese plattenförmigen, konkaven Abschnitte 7a entsprechen jeder Schaltbereichsposition des Schieberventils 8. Die Rastfeder 9 fungiert als Tellerfeder. Die Spitze der Rastfeder 9 ist in den konkaven Plattenabschnitt 7a eingeführt und ist gegen den Basisabschnitt des konkaven Plattenabschnitts 7a gedrückt. Dadurch wird die Rastplatte 7 in jeder Schaltbereichsposition positioniert und gehalten.
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Der Parkmechanismus 4 weist eine Parkstange 10, eine konische Einheit 11, einen Parkriegel 12 und ein Parkzahnrad 13 auf. Das Basisende der Parkstange 10 ist mit der Rastplatte 7 verbunden. Die konische Einheit 11 ist an der Spitze der Parkstange 10 fixiert.
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Der Parkriegel 12 kann sich um die Welle 12a drehen, die in einem Zwischenabschnitt des Parkriegels 12 angeordnet ist. Die konische Außenumfangsfläche der konischen Einheit 11 berührt ein erstes Ende des Parkriegels 12. Eine Torsionsfeder, die eine Kraft auf den Parkriegel 12 in einer Richtung ausübt, die das erste Ende zu der konischen Einheit 11 drückt, ist auf der Welle 12a angeordnet. Ein dem Außenumfang des Parkzahnrads 13 zugewandter Polkonvexabschnitt 12b ist an einem zweiten Ende des Parkriegels 12 angeordnet.
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Die Drehbewegung der Rastplatte 7 wird über die Parkstange 10 auf die konische Einheit 11 übertragen. Mit anderen Worten, wenn sich die Rastplatte 7 dreht, bewegt sich die konische Einheit 11 in der Wellenrichtung. Dabei ändert sich der Außendurchmesser der konischen Einheit 11, mit dem das erste Ende des Parkriegels 12 in Kontakt ist, und die Position des Polkonvexabschnitts 12b wechselt in Richtung Kontakt mit dem Parkzahnrad 13.
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Eine Vielzahl von konkaven Getriebeabschnitten 13a ist an dem Außenumfang des Parkzahnrads 13 angeordnet. Wenn der Polkonvexabschnitt 12b mit dem konkaven Zahnabschnitt 13a (zusammen) passt (fits), wird der Parkmechanismus 4 verriegelt und eine Drehung einer zentralen Ausgangswelle (nicht dargestellt) des Parkzahnrades 13 wird verhindert. Wenn der Polkonvexabschnitt 12b von dem konkaven Getriebeabschnitt 13a gelöst wird, wird der Parkmechanismus 4 entriegelt und die zentrale Ausgangswelle kann sich drehen.
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2 ist eine Längsschnittansicht der Schaltbereichs-Umschaltvorrichtung 2 von 1 und 3 ist eine perspektivische Draufsicht mit einer Teilquerschnittsansicht, die einen Kernbereich der Schaltbereichs-Umschaltvorrichtung 2 in 1. 3 veranschaulicht einen Notfallzustand. Die Schaltbereichs-Umschaltvorrichtung 2 umfasst eine Steuerplatine 14, einen Hauptmotor 15, einen Verzögerungsmechanismus 16, eine Schaltbereichs-Umschalteinheit 17, einen Notfallantriebsmechanismus 18, einen Hilfsmotor 19, einen vorderen Körper 21 und einen hinteren Körper 40.
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Der vordere Körper 21 und der hintere Körper 40 sind kombiniert und bilden ein Gehäuse der Schaltbereichs-Umschaltvorrichtung 2. Die Steuerplatine 14 ist an dem hinteren Körper 40 befestigt. Die Steuerplatine 14 erzeugt ein Steuersignal auf Grundlage eines Schaltsignals von einem Schalthebel im Fahrzeuginnenraum.
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Der Hauptmotor 15 wird durch ein Steuersignal von der Steuerplatine 14 gesteuert. Der Hauptmotor 15 ist ein bürstenloser Motor mit Permanentmagneten. Der Hauptmotor 15 weist eine drehbar gelagerte Hauptmotorwelle 24, einen Rotor 35, der an der Hauptmotorwelle 24 pressgepasst und befestigt ist, und einen Stator 36 auf, der auf derselben Achse wie die Drehmitte des Rotors 35 vorgesehen ist und an dem hinteren Körper 40 befestigt ist.
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Die Hauptmotorwelle 24 ist durch ein erstes Wälzlager 38 und ein zweites Wälzlager 39 drehbar in dem hinteren Körper 40 gelagert. Der Rotor 35 weist mehrere Rotormagnete 37 auf. Jeder Rotormagnet 37 ist innerhalb des Rotors 35 durch Kleber oder dergleichen befestigt.
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Der Stator 36 weist einen ringförmigen Statorkern 41 und mehrere Spulen 42 auf. In dem Statorkern 41 sind mehrere Statorzähne ausgebildet, die in Durchmesserrichtung nach innen vorstehen. Die Spulen 42 sind jeweils um die Statorzähne gewickelt. Die Spulen 42 bilden die dreiphasige (U-Phase, V-Phase und W-Phase) Verbindung.
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Der Verzögerungsmechanismus 16 ist mit dem Hauptmotor 15 verbunden und verstärkt das erzeugte Drehmoment des Hauptmotors 15. Der Verzögerungsmechanismus 16 weist auch einen Planetengetriebeverzögerungsmechanismus und einen Stirnradverzögerungsmechanismus auf. Konkret weist der Verzögerungsmechanismus 16 ein Sonnenrad 25, ein Planetenrad 26, ein Zahnrad 27, einen Träger 28, ein kleines Zahnrad 29 und ein großes Zahnrad 30 auf.
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Das Sonnenrad 25 ist an der Hauptmotorwelle 24 befestigt. Das Planetengetriebe 26 steht mit dem Sonnenrad 25 in Eingriff. Das Ringzahnrad 27 ist so befestigt, dass es koaxial mit der Mittelachse des Hauptmotors 15 ist. Das Ringzahnrad 27 weist Innenzähne 27a auf, die mit dem Planetenrad 26 in Eingriff stehen.
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Der Träger 28 stützt das Planetenrad 26, so dass eine Rotation und eine Umdrehung möglich sind. Der Träger 28 ist durch den Außenumfang der Hauptmotorwelle 24, der zu dem Planetenrad 26 hin vorsteht, drehbar gelagert.
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Das kleine Zahnrad 29 ist an dem Träger 28 an der gegenüberliegenden Seite des Planetenrads 26 befestigt. Das große Zahnrad 30 ist etwa fächerförmig und steht mit dem kleinen Zahnrad 29 in Eingriff.
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Die Schaltbereichs-Umschalteinheit 17 ist mit dem Verzögerungsmechanismus 16 verbunden. Die Schaltbereichs-Umschalteinheit 17 schaltet den Schaltbereich durch Drehen der Schaltwelle 6 des Rastmechanismus 3 um. Weiterhin weist die Schaltbereichs-Umschalteinheit 17 eine Abtriebswelle 20, ein Wälzlager 22 und ein ringförmiges Dichtelement 23 auf.
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Ein zylindrischer Stützabschnitt 21a ist in dem vorderen Körper 21 vorgesehen, um die Ausgangswelle 20 zu umgeben. Die Ausgangswelle 20 ist drehbar in dem zylindrischen Stützabschnitt 21a über ein Wälzlager 22 gelagert. Das große Zahnrad 30 ist an der Abtriebswelle 20 befestigt.
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Die Abtriebswelle 20 ist in einem gewissen Abstand von der Wellenmitte der Hauptmotorwelle 24 vorgesehen. Dies ermöglicht die Anordnung des kleinen Zahnrads 29 und des großen Zahnrads 30.
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Eine ringförmige Nut 20a ist auf dem Außenumfang der Ausgangswelle 20 an der Vorderseite angeordnet. Das Dichtelement 23 ist in die ringförmige Nut 20a eingepresst, sodass sie zwischen der Ausgangswelle 20 und dem zylindrischen Stützabschnitt 21a angeordnet ist. Dadurch wird das Innere des vorderen Körpers 21 in einem luftdichten oder flüssigkeitsdichten Zustand gehalten.
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Der Verzögerungsmechanismus 16 ist auch über den Notfallantrieb 18 nur dann mit dem Hilfsmotor 19 verbunden, wenn ein Notfall auftritt. Der Hilfsmotor 19 weist eine Hilfsmotorwelle 31 auf. Die Hilfsmotorwelle 31 ist in der Richtung orthogonal zur Hauptmotorwelle 24 angeordnet.
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Das elektrische Versorgungssystem des Hilfsmotors 19 unterscheidet sich von dem elektrischen Versorgungssystem des Hauptmotors 15. Zum Beispiel wird Elektrizität zu dem Hilfsmotor 19 von einer Hilfsstromversorgung (nicht dargestellt) zugeführt. Jedoch kann Elektrizität zu dem Hilfsmotor 19 von einer unterbrechbaren Stromversorgung über einen Schalter, wie beispielsweise ein Relais, zugeführt werden.
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4 ist eine perspektivische Draufsicht mit einer Teilquerschnittsansicht, die einen Normalzustand des Hilfsmotors 19 und des Notantriebsmechanismus 18 von 3 zeigt, 5 ist eine perspektivische Ansicht, die den Hilfsmotor 19 und den Notfallantriebsmechanismus 18 von 3 zeigt, 6 ist eine Seitenansicht, die den Hilfsmotor 19 und den Notfallantriebsmechanismus 18 von 5 zeigt und 7 ist eine Querschnittsansicht entlang der VII-VII-Linie in 6.
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Der Notantriebsmechanismus 18 ist auf der Hilfsmotorwelle 31 angeordnet und ist so eingerichtet, dass er durch den Antrieb des Hilfsmotors 19 mit dem Verzögerungsmechanismus 16 verbunden oder von diesem getrennt werden kann. Der Notfallantriebsmechanismus 18 überträgt die Leistung des Hilfsmotors 19 zu dem Verzögerungsmechanismus 16 und dreht die Ausgangswelle 20, indem diese mit dem Verzögerungsmechanismus 16 verbunden ist.
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Weiterhin weist der Notfallantriebsmechanismus 18 eine Vorschubspindel 31a, einen zylindrischen Hilfszahnradkörper 32, ein Greifelement 33, ein Aufnahmeelement 34 und ein Paar Führungsschienen 21b auf. Die Vorschubspindel 31a ist am Außenumfang der Hilfsmotorwelle 31 angeordnet.
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Der Hilfszahnradkörper 32 umgibt die Vorschubspindel 31a. Mit anderen Worten dringt die Hilfsmotorwelle 31 durch den Hilfszahnradkörper 32 hindurch. Wie in 8 gezeigt ist, weist der Hilfszahnradkörper 32 eine Schraubenbohrung 32a, die mit der Vorschubspindel 31a in Eingriff steht, einen Zahnradabschnitt 32b, der im Notfall mit dem kleinen Zahnrad 29 in Eingriff steht, und einen spulenartigen zylindrischen Abschnitt 32c auf.
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Der Hilfszahnradkörper 32 bewegt sich durch Drehen der Hilfsmotorwelle 31 in Wellenrichtung der Hilfsmotorwelle 31. Der Zahnradabschnitt 32b ist ein Schneckenrad. Der zylindrische Abschnitt 32c ist angrenzend an den Rand des Zahnradabschnitts 32b in Wellenrichtung auf der Seite des Hilfsmotors 19 vorgesehen.
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Das Aufnahmeelement 34 ist an dem vorderen Körper 21 befestigt. Der Spitzenabschnitt der Hilfsmotorwelle 31 ist in das Aufnahmeelement 34 eingesetzt. Der Spitzenabschnitt der Hilfsmotorwelle 31 ist durch das Aufnahmeelement 34 drehbar gelagert.
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Das Aufnahmeelement 34 weist ebenfalls einen Flanschabschnitt 34a auf, der der Stirnseite des Hilfszahnradkörpers 32 in Wellenrichtung zugewandt ist. Wenn sich der Hilfszahnradkörper 32 im Notfall zum kleinen Zahnrad 29 bewegt, berührt die Stirnfläche des Hilfszahnradkörpers 32 den Flanschabschnitt 34a. Es ist bevorzugt, dass das Aufnahmeelement 34 aus einem Material besteht, dessen Reibungskoeffizient in Bezug auf den Hilfszahnradkörper 32 niedriger als der des vorderen Körpers 21 ist.
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Die Führungsschienen 21b sind auf dem vorderen Körper 21 ausgebildet. Die Führungsschienen 21b sind parallel zueinander und parallel zu der Hilfsmotorwelle 31. Zwischen den Führungsschienen 21b ist eine lineare Führungsnut 21c ausgebildet. Die Führungsnut 21c ist direkt unterhalb der Hilfsmotorwelle 31 angeordnet.
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Wie in 9 dargestellt ist, enthält das Greifelement 33 einen Griffabschnitt 33a, der aus zwei Armen mit Federeigenschaften besteht, und einen Blockbeinabschnitt 33b, der in einem unteren Teil des Griffabschnitts 33a angeordnet ist.
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Der Griffabschnitt 33a greift den zylindrischen Abschnitt 32c so, dass er diesen mit zwei Armen hält. Der Griffabschnitt 33a erzeugt eine Reibkraft in Bezug auf den zylindrischen Abschnitt 32c, um so eine Drehung des Hilfszahnradkörpers 32 zu verhindern. Der Beinabschnitt 33b wird in die Führungsnut 21c eingeführt. Die Führungsschienen 21b führen die Bewegung des Greifelements 33 entlang der Hilfsmotorwelle 31 und beschränken die Drehung des Greifelements 33.
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Unter Bezugnahme auf 2, weist die Steuerplatine 14 eine erste Oberfläche 14a und eine zweite Oberfläche 14b auf, die eine der ersten Oberfläche 14a gegenüberliegende Oberfläche ist. Die erste Fläche 14a ist der Stirnfläche der Abtriebswelle 20 in Wellenrichtung zugewandt. Die zweite Fläche 14b ist einem Teil des Ringzahnrades 27 zugewandt.
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Ein Sensor 43 ist in einer Position der Steuerplatine 14 installiert, die der Ausgangswelle 20 zugewandt ist. Der Sensor 43 erfasst die Schaltbereichs-Umschaltposition durch Erfassen eines Drehwinkels der Ausgangswelle 20. Ein magnetischer Sensor mit magnetischer Flussrichtungserfassung wird für den Sensor 43 verwendet.
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Ein Erfassungsmagnet 44 ist an der Stirnseite der Ausgangswelle 20 in Wellenrichtung befestigt. Der Sensor 43 ist dem Erfassungsmagneten 44 zugewandt. Der Sensor 43 erfasst auch die Drehposition unter Verwendung der Änderung des magnetischen Flusses des Erfassungsmagneten 44, die durch die Drehung der Ausgangswelle 20 verursacht wird.
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Als nächstes wird der Betrieb beschrieben. Das in dem Hauptmotor 15 erzeugte Drehmoment wird durch das Sonnenrad 25, das Planetenrad 26 (planatory gear), das Zahnrad 27 und den Träger 28 abgebremst und auf das kleine Zahnrad 29 übertragen. Das auf das kleine Zahnrad 29 übertragene Drehmoment wird durch das große Zahnrad 30, das mit dem kleinen Zahnrad 29 in Eingriff steht, weiter abgebremst und auf die Ausgangswelle 20 übertragen.
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Normalerweise wird, wenn der Schaltbereich durch den Hauptmotor 15 geschaltet wird, der Hilfszahnradkörper 32 in einem Zustand gehalten, in dem er außer Eingriff mit dem kleinen Zahnrad 29 gehalten wird, wie in 4 dargestellt ist. Der Hilfsmotor 19 übt daher keine Last auf den Hauptmotor 15 aus.
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Wenn andererseits die Steuereinheit feststellt, dass der Hauptmotor 15 den Schaltbereich nicht schalten kann, beispielsweise aufgrund eines Abfalls der Versorgungsspannung an die Schaltbereichs-Umschaltvorrichtung 2 oder aufgrund eines Stromausfalls, wird das Schaltbereichsumschalten durch den Hauptmotor 15 auf das Schaltbereichsumschalten durch den Hilfsmotor 19 umgeschaltet. Mit anderen Worten wird die Stromversorgung des Hauptmotors 15 gestoppt und dem Hilfsmotor 19 wird Energie zugeführt, wodurch die Hilfsmotorwelle 31 gedreht wird.
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Hier ist die Greifkraft des Greifabschnitts 33a in Bezug auf den Hilfszahnradkörper 32 höher eingestellt als die Drehreibwiderstandskraft der Vorschubspindel 31a. Ferner wird die Drehung des Greifelements 33 durch den Beinabschnitt 33b gesteuert, der in die Führungsnut 21c eingeführt ist. Infolgedessen wird die Drehung des Hilfszahnradkörpers 32 selbst dann verhindert, wenn die Hilfsmotorwelle 31 zu drehen beginnt.
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Daher bewegt sich der Hilfszahnradkörper 32 aufgrund der Drehung der Hilfsmotorwelle 31 entlang der Hilfsmotorwelle 31 in Richtung der Spitze der Hilfsmotorwelle 31. Dann, während sich der Hilfszahnradkörper 32 bewegt, gelangt der Zahnradabschnitt 32b mit dem kleinen Zahnrad 29 in Eingriff.
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Wenn dann der Hilfszahnradkörper 32 den Flanschabschnitt 34a des Aufnahmeelements 34 berührt, wird die Drehkraft der Vorschubspindel 31a höher als die Greifkraft des Greifabschnitts 33a, die auf den Hilfszahnradkörper 32 aufgebracht wird, wodurch der zylindrische Abschnitt 32c relativ zu dem Greifabschnitt 33a gleitet und der Hilfszahnradkörper 32 beginnt sich zusammen mit der Hilfsmotorwelle 31 zu drehen.
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Wenn sich der Hilfszahnradkörper 32 dreht, dreht sich das kleine Zahnrad 29, das mit dem Zahnradabschnitt 32b in Eingriff steht, das große Zahnrad 30 und die Ausgangswelle 20 drehen ebenfalls, und der Schaltbereich wird durch die Antriebskraft des Hilfsmotors 19 in den P-Bereich umgeschaltet, ohne irgendeine andere Antriebskraft zu erfordern.
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Wie oben beschrieben, kann im Notbetrieb der von dem Hilfsmotor 19 verwendete Notfallantriebsweg von dem normalen Antriebsweg, der von dem Hauptmotor 15 verwendet wird, getrennt werden, sodass der Schaltbereich durch Drehen des Hilfsmotors 19 nur im Notfall umgeschaltet werden kann.
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Für den Hauptmotor 15 wird ein Motor mit hoher Leistung verwendet, da ein hohes Drehmoment und ein hohes Ansprechverhalten erforderlich sind, wenn der Schaltbereich aus dem P-Bereich umgeschaltet wird. Daher kann der Hauptmotor 15 nicht antreiben, wenn die Spannung niedriger als der normale Betriebsspannungsbereich ist.
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Für den Hilfsmotor 19, der nur dazu dient, den Schaltbereich im Notfall in den P-Bereich umzuschalten, kann ein Motor mit niedrigerem Drehmoment und geringerem Ansprechverhalten als der Hauptmotor 15 verwendet werden. Beispielsweise kann für den Hilfsmotor 19 ein kostengünstiger DC-Bürstenmotor verwendet werden. Auf diese Weise kann der Hilfsmotor 19 mit einer Spannung unterhalb der Spannung des Hauptmotors 15 betrieben werden und im Falle der Verwendung einer Hilfsstromversorgung kann deren Kapazität gering sein
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Wenn bestimmt wird, dass der Schaltbereich durch den Hauptmotor 15 umgeschaltet werden kann, nachdem die Versorgungsspannung in den Normalzustand zurückkehrt, wird dem Hilfsmotor 19 von der normalen Stromversorgung oder der Hilfsstromversorgung Energie zugeführt, und die Hilfsmotorwelle 31 wird in einer Richtung entgegengesetzt zu der Drehrichtung gedreht, wenn der Schaltbereich in den P-Bereich geschaltet wird.
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Dadurch wird die Drehung des Hilfszahnradkörpers 32 wieder durch die Greifkraft des Greifabschnitts 33a gehemmt und der Hilfszahnradkörper 32 bewegt sich nach hinten in Richtung des Hilfsmotors 19. Aus diesem Grund werden der Zahnradabschnitt 32b und das kleine Zahnrad 29 aus dem Eingriff gelöst, der Notfallantriebsweg wird frei gemacht und der von dem Hauptmotor 15 verwendete normale Antriebsweg wird wieder hergestellt.
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Entsprechend dieser Schaltbereichs-Umschaltvorrichtung 2, bei der der Hilfsmotor 19 und der Notantriebsmechanismus 18 hinzugefügt sind, kann der Schaltbereich mit höherer Sicherheit auf den P-Bereich umgeschaltet werden, auch wenn die Leistung anormal ist, d.h., wenn die Versorgungsspannung sank oder die Stromversorgung fehlgeschlagen ist, und das Umschalten des Schaltbereichs durch den Hauptmotor 15 schwierig ist. Weiterhin kann der Antriebsweg auf den Notfallweg geschaltet werden und der Schaltbereich kann durch den Antrieb des Hilfsmotors 19 schnell auf den P-Bereich umgeschaltet werden.
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Wenn sich die Versorgungsspannung erholt, kann der Antriebsweg auf den normalen Fahrweg des Hauptmotors 15 zurückgeführt werden, indem der Hilfsmotor 19 umgekehrt angetrieben wird.
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Ferner ist die Vorschubspindel 31a in der Hilfsmotorwelle 31 angeordnet und die Schraubenbohrung 32a ist in dem Hilfszahnradkörper 32 angeordnet, sodass sich der Hilfszahnradkörper 32 durch die Drehung der Hilfsmotorwelle 31 entlang der Hilfsmotorwelle 31 bewegt und der Zahnradabschnitt 32b in das kleine Zahnrad 29 eingreift. Daher kann der Notfallantriebsmechanismus 18 unter Verwendung einer einfachen Ausbildung mit dem Verzögerungsmechanismus 16 verbunden oder von diesem getrennt werden.
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Ferner sind die Führungsschienen 21b und das Greifelement 33 in dem Notantriebsmechanismus 18 angeordnet, sodass der Hilfszahnradkörper 32 entlang der Hilfsmotorwelle 31 unter Verwendung einer einfachen Ausbildung bewegt werden kann.
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Ferner ist der Flanschabschnitt 34a in dem Aufnahmeelement 34 angeordnet, sodass der Hilfszahnradkörper 32 in einem Zustand, in dem der Hilfszahnradkörper 32 mit dem Aufnahmeelement 34 in Kontakt ist, leicht (smoothly) gedreht werden kann.
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Weiterhin ist der Zahnradabschnitt 32b ein Schneckenrad, sodass der Hilfsmotor 19 so angeordnet sein kann, dass sich die Hilfsmotorwelle 31 in einer Richtung orthogonal zur Hauptmotorwelle 24 befindet.
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Weiterhin unterscheidet sich das elektrische Versorgungssystem des Hilfsmotors 19 von dem elektrischen Versorgungssystem des Hauptmotors 15, sodass der Hilfsmotor 19 mit höherer Sicherheit angetrieben werden kann, auch wenn eine Stromversorgungsabnormalität auftritt.
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Für den Hilfsmotor 19 wird ein Motor verwendet, dessen Drehmoment niedriger ist als das des Hauptmotors 15, sodass der Hilfsmotor 19 mit niedriger Spannung angetrieben werden kann und der Hilfsmotor 19 mit höherer Sicherheit angetrieben werden kann, auch wenn eine Stromversorgungsabnormalität auftritt.
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Ausführungsform 2
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10 ist eine Querschnittsansicht eines Kernbereichs einer Bereichsschaltvorrichtung 2 eines Shift-by-Wire-Systems gemäß Ausführungsform 2 vorliegender Erfindung und zeigt einen Querschnitt entsprechend 7. In der Ausführungsform 2 ist ein Befestigungsvorsprung 33c in dem Greifabschnitt 33a angeordnet. Eine Befestigungsbohrung 32d, in der der Befestigungsvorsprung 33c angebracht ist, ist an der Außenumfangsfläche des zylindrischen Abschnitts 32c angeordnet. Der Rest der Ausbildung ist ähnlich oder identisch zu der von Ausführungsform 1.
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Gemäß dieser Schaltbereichs-Umschaltvorrichtung 2 wird der Befestigungsvorsprung 33c in die Befestigungsbohrung 32d eingepasst, daher kann zusätzlich zu dem Effekt der Ausführungsform 1 die Haltekraft, um die Drehung des Hilfszahnradkörpers 32 zu verhindern, stabil erzeugt werden.
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In der Ausführungsform 2 ist der Befestigungsvorsprung 33c in dem Greifabschnitt 33a angeordnet und die Befestigungsbohrung 32d ist an der Außenumfangsfläche des zylindrischen Abschnitts 32c angeordnet, aber dies kann auch umgekehrt sein.
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Die Anzahl von Befestigungsvorsprüngen 33c oder Befestigungsbohrungen 32d ist nicht auf eine begrenzt.
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Ausführungsform 3
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11 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Kernbereich einer Schaltbereichs-Umschaltvorrichtung eines Shift-by-Wire-Systems gemäß Ausführungsform 3 vorliegender Erfindung darstellt und einen Abschnitt zeigt, der der 5 von Ausführungsform 1 entspricht. In Ausführungsform 3 ist anstelle des Zahnradabschnitts 32b der Ausführungsform 1 ein Zahnradabschnitt 32e, der ein Stirnrad ist, in dem Hilfszahnradkörper 32 angeordnet. Der Rest der Ausbildung ist ähnlich oder identisch mit der Ausführungsform 1 oder 2.
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Gemäß dieser Schaltbereichs-Umschaltvorrichtung 2 kann die Montagerichtung des Hilfsmotors 19 in Ausführungsform 1 geändert werden. Wenn also die Einbaulage des Hilfsmotors 19 in der Ausbildung der Vorrichtung oder in Bezug auf den Bauraum des Fahrzeugs nicht ideal ist, kann eine Auswahl in der Montagerichtung des Hilfsmotors 19 gemacht werden.
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In Ausführungsform 3 wird ein Stirnrad für den Zahnradabschnitt 32e verwendet, aber die Art des Zahnradabschnitts ist nicht darauf beschränkt und kann beispielsweise auch ein Schrägzahnrad sein.
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In den Ausführungsformen 1 bis 3 ist der Notfallantrieb 18 mit dem kleinen Zahnrad 29 verbunden, kann aber auch mit einem anderen Zahnrad des Verzögerungsmechanismus 16 verbunden sein, wie beispielsweise einem großen Zahnrad 30 oder einem Teil des Planetenrads 26.
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In dieser Erfindung kann jede Ausführungsform frei kombiniert werden, und jede Ausführungsform kann in geeigneter Weise modifiziert oder weggelassen werden, im Rahmen der Erfindung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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