JP2002071020A - 自動車のオートマチックトランスミッションの変速シャフト用アクチュエータ - Google Patents
自動車のオートマチックトランスミッションの変速シャフト用アクチュエータInfo
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Abstract
変速シャフト(12)用のアクチュエータを提供する。 【解決手段】 アクチュエータは、ハウジング(1
0)、ハウジング(10)に回転可能に取り付けられた
作動シャフト(14)、電動モータ(22、26)、電
動モータ(22、26)のロータ(26)を作動シャフ
ト(14)に直接的に連結する可逆的低損失減速歯車装
置、作動手段(14)を電動モータ(22、26)とは
独立してパーキング位置に駆動するエネルギ貯蔵手段を
形成する張力が予め加えられたゼンマイばね(54)、
電動モータ(22、26)を制御信号の関数として駆動
するための電子制御装置、及び作動シャフト(14)を
オートマチックトランスミッションの変速シャフト(1
2)に連結するための連結手段(16)を含む。
Description
チックトランスミッションの変速シャフト用のアクチュ
エータに関する。このアクチュエータは、オートマチッ
クトランスミッションに設けられた従来のギヤーシフト
レバー(歯車シフトレバー)に代わるものである。
つ自動車では、パーキング位置を含む様々なギヤボック
ス位置間のシフトは、ギヤーシフトレバー(歯車シフト
レバー)によって行われる。ギヤシフトレバーは、通常
は、車輛のトランスミッショントンネルの上に配置され
ている。ギヤーシフトレバーは、トランスミッションの
変速シャフトにトラクションケーブル又はリンクを介し
て連結されている。
されるべきギヤーシフトレバー(歯車シフトレバー)が
なく、そのため従来の車輛でギヤーシフトレバー用に提
供された空間を他の目的で使用できる、自動車のオート
マチックトラクションの変速シャフト用のアクチュエー
タを提供する。
ータは、ハウジング、このハウジングに回転可能に取り
付けられた作動シャフト、ロータを含む電動モータ、こ
の電動モータのロータを作動シャフトに直接的に連結す
る可逆的低損失減速歯車装置、作動シャフトを電動モー
タと独立して駆動するのに必要な所定量のエネルギを貯
蔵するエネルギ貯蔵手段、電動モータを制御信号に応じ
て駆動するための電子制御装置、及び作動シャフトを変
速シャフトに連結するための連結手段を含み、電動モー
タによる作動シャフトの回転が連結手段を通して制御信
号と対応する変速シャフトの回転角度に変換される。
信号によって賦勢(または作動)される電気機械式ポジ
ショナである。電気制御信号は、車輛の所望の位置に、
例えばダッシュボード又はハンドルに配置されたスイッ
チを手動で作動することによって発生できる。
ンジン始動用キーを抜いたときにオートマチックトラク
ションがパーキング位置に切り換えられるようにするこ
とである。即ち、運転者は、エンジン始動用キーを抜く
前にパーキング位置を選択しなくてもよい。この必要条
件を満たすため、電動モータへの動力が失われた場合で
もパーキング位置の選択が行われなければならない。こ
のような場合に備えて、作動シャフトを電動モータとは
独立して駆動するために必要な所定量のエネルギを蓄え
るエネルギ貯蔵手段が設けられている。かくして、作動
シャフトには、通常の作動では、電動モータによって減
速歯車装置を通して動力が加えられ、緊急作動ではエネ
ルギ貯蔵手段を介して動力が加えられる。機械式セレク
タ装置をなくすことは必要な信頼性を以て行うのがほと
んど困難であったが、本発明は、緊急作動用のエネルギ
貯蔵手段及び通常の作動用の電動モータ駆動装置の両方
を作動シャフトに永久的に連結することによって、機械
式セレクタ装置をなくすことができた。かくして、電動
モータは、エネルギ貯蔵手段、例えば張力が加えられた
渦巻ばね(例えば、ゼンマイばね)に抗して作用し、エ
ネルギ貯蔵手段は、緊急時に電動モータと協働して減速
歯車装置を通して作動し、これが高い速度に変換され
る。この考えは、一方では強力なモータを必要とし、他
方では減速歯車装置の低損失設計を必要とする。
動モータとして外ロータ型ブラシレスモータが提供され
る。外ロータ型28極4相モータが特に適している。位
置の制御を可能にするため、回転シャフトエンコーダー
を使用する。これは、二つのホールセンサをロータに割
り当てることによって行うことができる。このような回
転シャフトエンコーダーにより、ロータの絶対回転角度
を検出できる。ステータ捲線の駆動は、極めて低インピ
ーダンスのFET型電力半導体によって行われる。
減速歯車装置は、二段設計によって得られる。第1段
は、電動モータのロータに設けられた小径のプーリを、
ベルト、更に詳細にはV−ベルトを介して大径のプーリ
に連結するベルト駆動装置である。第2段は遊星歯車装
置であり、その太陽歯車は大径プーリに協働回転するよ
うに連結されており、その遊星キャリヤは作動シャフト
に連結されている。このような二段減速歯車装置の減速
比は、例えば約40:1である。
が制御装置にない場合にはシフト作用が起こらないよう
にすることである。この目的は、本発明の一つの別の実
施例によって達成される。この実施例では、非作動状態
で作用するラッチによって作動シャフトを様々な別個の
回転位置に選択的に拘束でき、ラッチを解除する上で、
ラッチを一時的に解放位置に維持するソレノイドに電流
パルスを送ることが必要とされる。ソレノイドは、互い
に独立した二つの励磁巻線(換言すれば、励起捲線)を
有する。第1励磁巻線(第1励起捲線)は、通常の作動
において、位置の制御が伝えられたときに制御装置によ
って作動される。他方の励磁巻線(励起捲線)は、エン
ジン始動用キーが抜いてあり且つ車輛が停止している場
合、車輛の点火スイッチ錠から得られた信号によって駆
動される。この信号について、車輛の電圧と独立してエ
ネルギが得られることが必要とされる。車輛の電圧は小
さくてもよく、例えば減結合ダイオードを介して車輛の
電気装置に接続された蓄電コンデンサーによって得られ
る。
い実施例の以下の説明を添付図面を参照して読むことに
よって明らかになるであろう。
ミッションの変速シャフト用のアクチュエータが、薄い
平行六面体10内に収容されている。この平行六面体
は、トランスミッションブロックの頂部で、このブロッ
クから突出した変速シャフト12の側部に沿って嵌着さ
れているのがよい。回転可能な変速シャフト12は、ト
ランスミッションの駆動段と適合した様々な別個のギヤ
ーシフト位置(歯車シフト位置)をとることができる。
作動シャフト14がハウジング10から突出している。
作動シャフトの長さ方向中心線は、変速シャフト12の
長さ方向中心線と平行である。作動シャフト14は、三
つの部材16a、16b、16cを含むレバーリンクま
たはレバーリンク装置16によって変速シャフト12に
連結されている。レバーリンク16は、特定のギヤーシ
フト位置で増大駆動トルク(boosteddrive
torque)を提供する上でひざ継ぎ手効果が使用
されるように形成されている。このような位置の一つを
図1に示す。この位置は、オートマチックトランスミッ
ションのパーキング位置と対応する。この位置では、増
大位置決め力(boosted positionin
g force)が必要とされる。図1及び図2から明
らかなように、作動シャフト14の角度回転範囲αは、
レバーリンクによって変速シャフト12の実質的に小さ
な角度回転範囲βに変換される。
む電気機械式ポジショナが収容されている。ハウジング
10は、シーリングリング20を用いてカバー18によ
って気密封止されている。
タとして形成された電動モータを含む。このモータは、
回路基板24に取り付けられたステータ22、及び駆動
ベルト28を介してプーリ30に連結された外ロータ2
6を使用する。プーリ30は、ピニオン32のスタブ
(短い突出部)に取り付けられており、このスタブに一
緒に回転するように連結されている。ピニオン32は、
遊星歯車装置の太陽歯車を形成する。ピニオン32は、
遊星歯車装置の遊星キャリヤを形成する制御ディスク3
6に取り付けられた三つの遊星歯車34と太陽歯車とし
て噛み合う。遊星歯車34は、ハウジングに固定された
点火スイッチ錠(イグニション・ロック)38内で作動
する。遊星歯車34とプーリ30との間には、遊星歯車
34用の追加の支持プレート40が設けられている。
一体成形されている。図4から特に明らかなように、制
御ディスク36は、オートマチックトランスミッション
の様々なギヤーシフト位置(歯車シフト位置)と対応し
て配置されたラチェット凹所42、44、46、48を
その周囲に備えている。ばね負荷されたラッチ50が、
ラチェット凹所42乃至48と協働する。非作動状態で
は、作動シャフト14を持つ制御ディスク36は、ラチ
ェット凹所で決まるギヤーシフト位置の一つにラッチ5
0によってブロックされる。ラッチ50は、互いに独立
した二つの励磁捲線(すなわち、励起捲線)を持つソレ
ノイド52によって作動される。制御ディスク36の側
面領域には、エネルギ貯蔵手段を形成する渦巻ばね(例
えば、ゼンマイばね)54が配置されている。予め張力
を加えたゼンマイばね54は、内端が作動シャフト14
に連結されており、外端がハウジング内に固定された部
品に取り付けられている。
に、電動モータを駆動するための回路並びにアクチュエ
ータの電子制御装置の両方が形成されている。回路基板
24から二つのコネクタプラグ56、58がハウジング
10の外に延びている。
る。通常の非作動状態では、制御ディスク36を備えた
作動シャフト14は、ラッチ50によって、各場合に有
効な対応するギヤーシフト位置にブロックされている。
電子制御装置にシフトコマンドが例えばCANバスを介
して与えられると、ソレノイド52の一方の励磁捲線が
賦勢(付勢または作動)され、ラッチ50を解放位置に
移動する。これと同時に、電子制御装置が電動モータを
作動させ、位置が制御される作動シャフト14が、所望
の回転位置まで移動する。外ロータ26の回転をベルト
駆動装置によって段階的に、例えば係数6で減速し、遊
星歯車ソレノイドによって段階的に、例えば係数7で減
速する。高性能電動モータの大きなトルクは、減速歯車
装置によって変換され、作動シャフト14のところで大
きな作動トルクを利用できる。レバーリンク16のた
め、利用可能な作動トルクが再び増大し、例えば変速シ
ャフト12をパーキング位置から負荷が加わった状態で
移動する。
供するれども、その構成要素が低損失設計になっている
ため、加熱が多かれ少なかれ抑えられる。これは、特
に、シフトの作動の持続時間が非常に短いためである。
手段は、電動モータと同様に作動シャフト14に永久的
に連結されている。車輛が静止している状態でエンジン
始動用キーを取り外すと、作動信号が点火スイッチ錠か
らソレノイド52の第2励磁捲線(第2励起捲線)に送
られ、そのため、ラッチ50が一時的に解放位置に移動
する。次いで、作動シャフト14がゼンマイばね54に
よってパーキング位置と対応する回転位置まで移動す
る。これは電動モータ駆動装置とは独立して行われる。
電動モータ駆動装置は、低損失であり且つ可逆的に形成
されているため、外ロータ26を、現在ステップアップ
モードにある減速歯車装置を通して連動(例えば、引き
ずる、または同伴)させることができる。
てロータの回転が妨げられることがないように、運転者
回路が電動モータの接続を断つ。本発明の好ましい実施
例では、点火スイッチを切ったとき、車輛の電流供給と
は独立して自動的にパーキング位置をとる。この実施例
では、ラッチの係合解除(解放)状態と対応する第1安
定位置を持つ双安定性ソレノイドによってラッチ50を
作動する。双安定性ソレノイドは、電流パルスによって
駆動され、両安定位置間で切り換えを行う。必要な電気
エネルギは、コンデンサー内に蓄えられている。商業的
に入手可能な種類の適当な双安定性ソレノイドについて
は、約10Vで20000μF程度の容量を持つコンデ
ンサーは、車輛の電源とは別個に駆動パルスを発生する
のに十分なエネルギを提供する。
って切れることが検出される。電動モータの内部には、
ロータの移動の増分を検出する角度増分レゾルバーが設
けられている。別の角度増分レゾルバーがプーリ30と
関連している。駆動ベルト28が作動する限り、両レゾ
ルバーは同期した増分出力を供給することが期待され
る。電子制御装置は、レゾルバーの出力間の同期の破れ
(すなわち、レゾルバーの出力間の非同期)を検出し、
駆動ベルトが切れたことを検出する。 以上のように、
上記実施の形態によれば、車輛のオートマチックトラン
スミッションの変速シャフト(12)用のアクチュエー
タが提供されており、前記アクチュエータは、ハウジン
グ(10)と、このハウジング(10)に回転自在に取
り付けられた作動シャフト(14)と、電動モータ(2
2、26)と、この電動モータ(22、26)のロータ
(26)を作動シャフト(14)に直接的に連結する可
逆的低損失減速歯車装置と、作動手段(14)を電動モ
ータ(22、26)とは独立してパーキング位置に駆動
可能なエネルギ貯蔵手段を形成する張力が予め加えられ
たゼンマイばね(54)と、電動モータ(22、26)
を制御信号の関数として駆動するための電子制御装置
と、作動シャフト(14)をオートマチックトランスミ
ッションの変速シャフト(12)に連結するための連結
手段(16)とを備える。この連結手段(16)によ
り、作動シャフト(14)の回転を、制御信号と対応す
る変速シャフト(12)の回転角度に変換する。前記ア
クチュエータは、オートマチックトランスミッションに
設けられた従来の歯車シフトレバー(ギヤーシフトレバ
ー、すなわち、変速レバー)に代わる。
フト位置)にあるアクチュエータのハウジングの上側の
広い側部の平面図である。
フト位置)での図1と同様の図である。
る。
る。
Claims (27)
- 【請求項1】 車輛のオートマチックトランスミッショ
ンの変速シャフト(12)用のアクチュエータにおい
て、 ハウジング(10)、 前記ハウジング(10)に回転可能に取り付けられた作
動シャフト(14)、 ロータ(26)を含む電動モータ(22、26)、 前記電動モータ(22、26)の前記ロータ(26)を
前記作動シャフト(14)に直接的に連結する可逆的低
損失減速歯車装置、 前記作動シャフト(14)を前記電動モータ(22、2
6)と独立して駆動するのに必要な所定量のエネルギを
貯蔵するエネルギ貯蔵手段(54)、 前記電動モータ(22、26)を制御信号に応じて駆動
するための電子制御装置、及び前記作動シャフト(1
4)を前記変速シャフト(12)に連結するための連結
手段(16)を含み、 前記電動モータ(22、26)による前記作動シャフト
(14)の回転が、前記連結手段(16)を通して前記
制御信号と対応する前記変速シャフト(12)の回転角
度に変換される、アクチュエータ。 - 【請求項2】 請求項1に記載のアクチュエータにおい
て、前記減速歯車装置は、二段型である、アクチュエー
タ。 - 【請求項3】 請求項2に記載のアクチュエータにおい
て、前記減速歯車装置の第1段は、駆動ベルト(28)
及び一対のベルトプーリ(30)によって形成されてい
る、アクチュエータ。 - 【請求項4】 請求項2に記載のアクチュエータにおい
て、前記減速歯車装置の第2段は、遊星歯車装置(3
4)によって形成されている、アクチュエータ。 - 【請求項5】 請求項1乃至4のうちのいずれか一項に
記載のアクチュエータにおいて、前記作動シャフト(1
4)は、前記変速シャフト(12)のギヤーシフト位置
と各々対応する別個の回転位置に選択的に拘束できる、
アクチュエータ。 - 【請求項6】 請求項5に記載のアクチュエータにおい
て、前記作動シャフト(14)の前記回転位置は、係合
状態にばね偏倚されたラッチ(50)によって拘束さ
れ、前記ラッチ(50)はソレノイド(52)によって
解放位置に移動できる、アクチュエータ。 - 【請求項7】 請求項6に記載のアクチュエータにおい
て、前記エネルギ貯蔵手段(54)は、前記作動シャフ
ト(14)を、前記変速シャフト(12)のパーキング
位置と対応する回転位置に常に付勢する、アクチュエー
タ。 - 【請求項8】 請求項6又は7に記載のアクチュエータ
において、前記エネルギ貯蔵手段(54)は、前記ラッ
チ(50)が前記解放位置にある場合、前記作動シャフ
ト(14)を前記変速シャフト(12)のパーキング位
置と対応する回転位置に付勢し、前記電動モータ(2
2、26)は、ステップアップモードで作動中の前記減
速歯車装置を通して連動される、アクチュエータ。 - 【請求項9】 請求項6、7、又は8に記載のアクチュ
エータにおいて、前記ソレノイド(52)は二つの独立
した励磁捲線を有し、第1捲線は前記電子制御装置によ
って駆動され、第2捲線は車輛の点火スイッチからの信
号によって駆動される、アクチュエータ。 - 【請求項10】 請求項6乃至9のうちのいずれか一項
に記載のアクチュエータにおいて、前記作動シャフト
(14)は制御ディスク(36)に一緒に回転するよう
に連結されており、前記制御ディスク(36)は、前記
ギヤーシフト位置と対応して配置されたラチェットエレ
メント(42、44、46、48)をその周囲に有し、
前記ラッチ(50)は前記ラチェットエレメント(4
2、44、46、48)のいずれかと選択的に係合す
る、アクチュエータ。 - 【請求項11】 請求項1乃至10のうちのいずれか一
項に記載のアクチュエータにおいて、前記エネルギ貯蔵
手段(54)は、前記ハウジング(10)と前記作動シ
ャフト(14)との間で作用する張力が加わったばね
(54)によって形成されている、アクチュエータ。 - 【請求項12】 請求項10又は11に記載のアクチュ
エータにおいて、前記張力が加わったばね(54)は、
前記制御ディスク(36)上に配置された渦巻ばねであ
る、アクチュエータ。 - 【請求項13】 請求項1乃至12のうちのいずれか一
項に記載のアクチュエータにおいて、前記連結手段(1
6)は、前記作動シャフト(14)の所定の回転角度
を、前記変速シャフト(12)のより小さな回転角度に
変換するレバーリンクを有する、アクチュエータ。 - 【請求項14】 請求項13に記載のアクチュエータに
おいて、前記レバーリンク(16)は三つのリンク部材
(16a、16b、16c)を含み、前記変速シャフト
(12)のパーキング位置と対応するギヤーシフト位置
において、最大作動力を提供する力増大効果を提供す
る、アクチュエータ。 - 【請求項15】 請求項13又は14に記載のアクチュ
エータにおいて、前記リンク部材(16a、16b、1
6c)は、前記作動シャフトが角度許容範囲内で対応す
る回転位置をとった場合に、前記変速シャフト(12)
が所定のギヤーシフト位置に係合できるように、互いに
対して曲げることができるように連結されている、アク
チュエータ。 - 【請求項16】 請求項1乃至15のうちのいずれか一
項に記載のアクチュエータにおいて、前記電動モータ
(22、26)は、外ロータ型ブラシレス多極モータで
ある、アクチュエータ。 - 【請求項17】 請求項16に記載のアクチュエータに
おいて、前記電動モータ(22、26)は、前記電子制
御装置が取り付けられたプリント回路基板(24)に配
置されたステータ(22)を有する、アクチュエータ。 - 【請求項18】 請求項1乃至17のうちのいずれか一
項に記載のアクチュエータにおいて、前記ハウジング
(10)は、薄い平行六面体として形成されている、ア
クチュエータ。 - 【請求項19】 請求項1乃至4のうちのいずれか一項
に記載のアクチュエータにおいて、前記電動モータ(2
2、26)の前記ロータ(26)は、前記駆動ベルト
(28)を介してベルトプーリ(30)に連結されてお
り、このベルトプーリ(30)は前記遊星歯車装置(3
4)の太陽歯車に連結されている、アクチュエータ。 - 【請求項20】 請求項19に記載のアクチュエータに
おいて、前記作動シャフト(14)は前記遊星歯車装置
(34)の遊星キャリヤに連結されている、アクチュエ
ータ。 - 【請求項21】 請求項19又は20に記載のアクチュ
エータにおいて、前記遊星歯車装置(34)は、前記ハ
ウジング(10)に固定的に取り付けられた環状歯車内
で軌道をなして移動する遊星歯車を有する、アクチュエ
ータ。 - 【請求項22】 請求項10、19、又は20に記載の
アクチュエータにおいて、前記制御ディスク(36)は
前記遊星歯車装置(34)の前記遊星キャリヤを形成す
る、アクチュエータ。 - 【請求項23】 請求項1乃至22のうちのいずれか一
項に記載のアクチュエータにおいて、前記電子制御装置
は、非作動状態で前記電動モータ(22、26)の接続
を断ち、前記エネルギ貯蔵手段(54)に蓄えられたエ
ネルギによって前記ロータ(26)を回転させることが
できる駆動回路を有する、アクチュエータ。 - 【請求項24】 請求項1乃至23のうちのいずれか一
項に記載のアクチュエータにおいて、前記電子制御装置
は、バスシステムに接続するための入力インターフェー
スを有する、アクチュエータ。 - 【請求項25】 請求項6に記載のアクチュエータにお
いて、前記ソレノイド(52)は、前記係合状態と対応
する第1安定状態及び前記解放位置と対応する第2安定
状態を持つ双安定性ソレノイドである、アクチュエー
タ。 - 【請求項26】 請求項25に記載のアクチュエータに
おいて、前記双安定性ソレノイド(52)は、蓄電コン
デンサーから供給された電流パルスによって係合状態か
ら解放位置まで駆動されるようになっている、アクチュ
エータ。 - 【請求項27】 請求項3に記載のアクチュエータにお
いて、前記電動モータ(22、26)内の第1角度増分
レゾルバー及び前記ベルトプーリ(30)の一方と関連
した第2角度増分レゾルバーと、前記駆動ベルト(2
8)が切れたことを前記第1及び第2のレゾルバーから
の信号間の同期の破れに応じて検出する検出手段とを備
えた、アクチュエータ。
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000134316 DE10034316C2 (de) | 2000-07-14 | 2000-07-14 | Betätigungsvorrichtung für die Schaltwelle eines Automatikgetriebes in einem Kraftfahrzeug |
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