JP2005204498A - ギアボックスを制御する、特に自動車用の装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 自動ギアボックスを制御する、特に自動車用の装置を提供する。
【解決手段】 装置は、旋回可能にギアボックス内に取り付けられた切り換えシャフトを作動させる手段であって、ヨークに支持された２つの平形永久磁石の間で固定ピンの周りを旋回するように取り付けられた平巻きコイルを含む平形電気アクチュエータから形成されたアクチュエータ手段を含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、自動ギアボックスを制御する、特に自動車用の装置であって、ギアボックス内に旋回可能に取り付けられた少なくとも１つの切り換えシャフトを作動させる手段を含む装置に関する。

従来の技術では、切り換えレバーはケーブルまたはロッド通しシステムを介してギアボックスに連結され、そのようなシステムの欠点はよく知られている。

そのようなケーブルまたはロッド通しシステムを、電気モータおよび様々な位置に動かされるマイクロスイッチを制御する切り換えシャフトに関連付けられたギアボックスユニットで置き換える提案がなされてきた。それにもかかわらず、電気モータおよびギアボックスユニットは、比較的長い応答時間（通常約４００ミリ秒（ｍｓ）〜７００ｍｓ）と、不可逆であるという欠点があり、このことは、ギアボックスの切り換えシャフトが、モータおよびギアボックスユニットによって所定の切り換え位置の１つに正確に配置されるように駆動されなければならないので、それらが極めて正確に制御されなければならないことを意味する。

本発明の特定の目的は、従来技術の装置の欠点を回避するギアボックス制御装置を提供することである。

この目的のために、本発明は自動ギアボックスを制御する、特に自動車用の装置において、旋回可能にギアボックス内に取り付けられた少なくとも１つの切り換えシャフトを作動させるアクチュエータ手段であって、ヨークに支持された２つの平形永久磁石の間で固定ピンの周りを旋回するように取り付けられた平巻きコイルを含む平形電気アクチュエータから形成されたアクチュエータ手段と、コイルをギアボックスの切り換えシャフトに連結する連結手段と、一方または他方の方向に電流をコイルに通過させ、該コイルを一方または他方の方向に上述の固定ピンの周りで回転させるのに適した、コイルに電力を供給する手段と、を含んでいる装置を提供する。

したがって、本発明の装置は、歯車装置、スライドケーブルおよびロッド通しを含まないので、大幅に摩擦および故障のリスクを低減させる。さらに、本発明の装置は可逆であり、切り換えシャフトを厳密に所定の位置に導く必要がもはやないので、アクチュエータを適度の正確さで制御することが可能になる。シャフトを所定位置の近くに導くだけで十分であり、その後、アクチュエータからの駆動の可逆性がそれを妨げずにこの変位が起こることを可能にするので、切り換えシャフトに関連付けられたボール手段などの弾性位置決め手段がシャフトに作用して、そのシャフトを厳密な切り換え位置に導く。

さらに、そのような制御装置の応答時間は短く、通常約７０ｍｓである。

本発明の他の特徴によれば、装置は、コイルへの電力供給を制御する手段を含み、したがって、速度切り換え手段によって生成された電気信号の関数として、電流を、決められた持続時間の間に決められた方向に、コイルに通過させる。

したがって、コイルに電力を供給する手段を、特に簡単で信頼性が高いように制御することができる。

本発明の他の特徴によれば、装置は、コイルに関連付けられた、上述の固定ピンの周りのコイルの角度変位に対応する信号を供給する位置または変位センサを含み、前記センサは、コイルへの電力供給する制御する手段のフィードバックループに取り付けられる。

したがって、これは、様々なギア切り換え位置の間のコイルの変位を、簡単で正確なようにサーボ制御する。

有利には、センサは、例えば磁気抵抗センサのような非接触タイプである。

そのようなセンサは、永久磁石の温度の変化の影響を受けにくく、振動に十分耐える。さらに、それは旋回軸の周りのコイルの角度変位に比例する信号を送る。

本発明の一実施形態では、コイルが、該コイルの旋回軸を形成するギアボックスの切り換えシャフトに取り付けられる。

本発明の変形の実施形態では、コイルが、例えばその長さを調節する手段を含めた、少なくとも１つのリンクを介してギアボックスの切り換えシャフトに連結される。

調節手段は、寸法および公差の分散を比較しこれに適応することによって、平巻コイルを正確に角度的に前もって配置することを可能にする。

これらの２つの実施形態は、コイルとギアボックスの切り換えシャフトとの間の連結を単に適合させることによって、どのようなタイプの車両においても本発明の装置を使用することを可能にする。

有利には、コイルに電力を供給する手段は、ＤＣ−ＤＣ変換器、すなわち直流電流から直流電流への変換器を含む。

これは、動作電流のレベルを下げ、コイルへの電力供給の制御を簡単にし、ジュール効果による損失を減少させ、したがって装置の効率を改善し、コイルの反応磁界を低減させることを可能にする。

本発明の他の特徴によれば、ギアボックスの切り換えシャフトは、前記シャフトがギアを切り換えるための所定の角度位置のそれぞれに、正確に位置決めされることを保証するボールプレートに関連付けられる。

本発明の一実施形態では、アクチュエータ手段の永久磁石は、ネオジウム鉄ボロン磁石である。

ネオジウム鉄ボロン磁石の使用は、高温で動作し、かつ消磁に耐える能力を達成することができる。

本発明の変形の実施形態では、アクチュエータ手段の永久磁石はサマリウムコバルト磁石である。

本発明の他の利点および特徴は、添付の図面に関連して与えられる非限定的実施例の以下の詳細説明を読むことで明らかになる。

図１で、参照番号１は、ギア切り換え手段、具体的には自動車の自動ギアボックスの切り換えシャフト３を回転させるためのレバーを示す。

切り換えレバー１は、車両の運転者によって作動されて、例えばＰ−Ｒ−Ｎ−Ｄタイプの複数の所定の位置を備えたゲートに入り、レバーが、制御回路４に伝達される出力信号を送るスイッチを作動させる働きをするこれらの位置のいずれか１つに配置される。

制御回路４は、切り換えシャフト３をレバー１の位置に対応する所定の位置に導くために、切り換えシャフト３を一方または他方の方向に回転させるアクチュエータ５用の制御信号を生成する。

図２により詳細に示された制御回路４は、管理モジュール６を含んでおり、該管理モジュールは、車両のコンピュータで制御され、かつ、アクチュエータ５に電力を供給する手段に修正器７及び増幅器８によって供給される基準信号を生成する。

位置または変位センサ１０は、アクチュエータ５からの出口に関連付けられて、比較器１２の入力に供給される電気信号１１を生成し、該比較器は、管理モジュール６から送られる他の入力を基準信号１３から受ける。比較器１２からの出力は、信号１１と１３の間の差を表し、修正器７および増幅器８によって決められた大きさ、方向および持続時間の電流を生成する手段９に供給される。

アクチュエータ５は、平形電気モータであり、図３に示すような実施形態では、固定ピン１６の周りを旋回するようにブッシングによって旋回可能に取り付けられた角の扇形形状の平巻きコイル１４を含む。

このタイプの平形電気アクチュエータは、具体的には、案内面に摺動可能に取り付けられ永久磁石で分離された平巻きコイルの並置から構成される平形電気モータを記載した仏国特許発明第２６３８２７３号明細書から知られている。コイルに電気を供給すると、永久磁石の偏りに対抗しかつコイルを横方向に案内面に沿って動かす磁界を誘導する。

本発明の装置内のアクチュエータの平巻きコイル１４は、磁界を閉じるためのヨーク（図示せず）によって支持された２つの固定平形永久磁石１７と１８の間で旋回するのに適している。平形永久磁石１７および１８は、好ましくは、ネオジウム鉄ボロン磁石またはサマリウムコバルト磁石である。

一実施形態では、平巻きコイル１４は、角度的に約４５°に広がり、９０〜１２０回転の直径約１ミリメートル（ｍｍ）の銅線を含む。コイルの電気抵抗は、約２５°Ｃで０．３オーム（Ω）〜０．９Ωの範囲にある。そのインダクタンスは、０．３ミリヘンリ（ｍＨ）〜０．９ｍＨの範囲にある。銅線の巻線の厚さは、約８ｍｍである。

各平形磁石１７、１８は、約９０°の角度に広がる。磁石は、約１．１テスラ（Ｔ）〜１．２Ｔの磁界を生成し、約９００キロアンペア／メートル（ｋＡ／ｍ）〜２０００ｋＡ／ｍの抗電界（消磁）に耐える。それらは、約５ｍｍ〜１０ｍｍの厚さである。

約９０°に広がる各磁石１７、１８を、それぞれが４５°に広がる２つの実質的に並置された磁石によって置き換えることもできる。

ギア切り換え手段１によって生成された電気信号の機能として、電力供給手段９は、決められた持続時間で決められた方向の電流をコイル１４中に通過させる。アクチュエータ５に電力を供給する手段９は、好ましくは、動作電流、アクチュエータの応答時間およびジュール効果による損失を大幅に減少させるために、ＤＣ−ＤＣ変換器を含む。

固定ピン１６の周りのコイル１４の旋回に対応する信号を提供するために、コイル１４の角度変位は、ブッシング１５によって支持されかつ永久磁石１８に対して回転する位置または変位センサ１９によって検出される。センサ１９は、以下で図６に関してより詳しく説明される構造の非接触タイプ、例えば磁気抵抗センサである。

コイル１４のブッシング１５を、ギアボックスの切り換えシャフト３に様々な方法で、連結することができる。

図３では、コイル１４のブッシング１５は、ギアボックス２の切り換えシャフト３に直接取り付けられる。この構成は簡略であるという利点をもつ。

図４および５では、連結手段は、レバー２０またはレバー２１を含んでおり、該レバーは、コイルのブッシング１５と共に旋回するように拘束され、かつ、ギアボックスの切り換えシャフトと共に回転するように他端が拘束されたリンク２２または２３によってその他端が他のレバー２４または２５と連結されている。

図４では、リンク２２は、切り換えシャフト３の決められた位置に対してコイル１４の角度位置を調節し、寸法および公差の分散を補正することを可能にする長さ調節手段２６を含む。調節手段２６は、例えば、ねじロッドにねじ込まれたナットであって、該ナットを回転に対してロックするための手段を含む任意の適切なタイプでよい。単なる例として、手段２６は、アクチュエータのところで±０．７°の角度の偏りに対応する約１０ｍｍの長さの補正を提供することができる。

ギアボックス２の切り換えシャフト３は、好ましくは、シャフト３がそのような位置のどれかに近づくとすぐに、該シャフトがＰ−Ｒ−Ｎ−Ｄ角度位置のいずれか１つに極めて正確に位置決めされることを保証する弾性ボールプレートなどの角度位置決め手段に関連付けられる。

したがって、どんな理由であっても、アクチュエータが、シャフト３を所定の位置に導かずに近接した位置にまでしか導かない場合、ボールが、シャフト３を所定の位置まで移動することを終了させる。これは、制御の信頼性が極めて高いことを保証する。

図４および５のアクチュエータは、上述の永久磁石１７、１８用の組み立てヨークとして作用するのに適した２つのケーシング２７および２８を一緒に組み立てることによって形成された保護ボックス内に収納される。

図６は、例えばホイートストーンブリッジとして取り付けられた鉄材料からなる４つの検出要素２９〜３４を備えた磁気抵抗センサの図であり、２つの両側の端子３３および３４が電源Ｖｓに連結され、他の２つの端子３５および３６がセンサの出力端子を形成し、出力電圧ΔＶがそれらの間に生成される。図１では、この出力電圧ΔＶが、比較器１２の１つの入力に供給される。検出要素２９〜３２の電気抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４は、図３の永久磁石１８によって生成される磁気誘導Ｍによって検出要素２９〜３２内に生成される磁化と、検出要素２９〜３２を通って流れる電流の方向との間の角度の関数として変化する。磁束密度Ｍがある一定の値より大きい場合、検出要素２９〜３２は磁気的に飽和し、それらの電気抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４は、磁束密度Ｍと、要素２９〜３２内の電流の流れの方向との間の角度の余弦の２乗の関数として変化する。

一般に、本発明は、切り換えシャフトおよび係合シャフトを備えるギアボックスを制御することにも適用され、その場合、装置は、並進および旋回でシャフトを動かす上述のタイプの２つのアクチュエータを含む。

本発明のギアボックス制御装置のブロック図である。 図１の装置の制御回路のブロック図である。 アクチュエータの分解された図の透視図である。 アクチュエータとギアボックスの切り換えシャフトとの間の連結を示す図である。 アクチュエータとギアボックスの切り換えシャフトとの間の連結を示す図である。 本発明の装置で使用される磁気抵抗センサを示す図である。

符号の説明

１ ギア切り換え手段
２ ギアボックス
３ 切り換えシャフト
４ 制御回路
５ アクチュエータ
６ 管理モジュール
７ 修正器
８ 増幅器
９ アクチュエータに電力を供給する手段
１１ 電気信号
１２ 比較器
１３ 基準信号
１４ 平巻コイル
１５ ブッシング
１６ 固定ピン
１７、１８ 永久磁石
１９ 位置または変位センサ
２０、２１ レバー
２２、２３ リンク
２３、２４ レバー
２６ 長さ調節手段
２７、２８ ケーシング
２９、３０、３１、３２ 検出要素
３３、３４ 端子
３５、３６ 端子
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４ 電気抵抗
Ｍ 磁束密度

Claims (10)

1. 自動ギアボックスを制御する、特に自動車用の装置において、
   旋回可能に前記ギアボックス内に取り付けられた少なくとも１つの切り換えシャフトを作動させるアクチュエータ手段であって、ヨークで支持された２つの平形永久磁石の間で固定ピンの周りを旋回するように取り付けられた平巻きコイルを含む平形電気アクチュエータから形成されたアクチュエータ手段と、
   前記コイルを前記ギアボックスの前記切り換えシャフトに連結する連結手段と、
   一方または他方の方向に電流を前記コイルに通過させて、該コイルを一方または他方の方向に上述の固定ピンの周りで回転させるのに適した、前記コイルに電力を供給する手段と、
   を含んでいる装置。
2. 請求項１に記載の装置において、
   速度切り換え手段によって生成された電気信号の関数として、決められた持続時間の間、決められた方向に、電流を前記コイルに通過させるための前記コイルへの前記電力供給を制御する手段を含んでいる装置。
3. 請求項２に記載の装置において、
   上述の固定ピンの周りの前記コイルの角度変位に対応する信号を供給する、前記コイルに関連付けられた位置または変位センサを含み、前記センサが、前記コイルへの電力供給を制御する手段のフィードバックループ内に取り付けられている装置。
4. 請求項３に記載の装置において、
   前記センサが、磁気抵抗センサのような非接触タイプである装置。
5. 請求項１に記載の装置において、
   前記コイルが、該コイルの旋回軸を形成する前記ギアボックスの前記切り換えシャフトに取り付けられている装置。
6. 請求項１に記載の装置において、
   前記コイルが、例えばその長さを調節する手段を含んだ、少なくとも１つのリンクを介して前記ギアボックスの前記切り換えシャフトに連結されている装置。
7. 請求項１に記載の装置において、
   前記コイルに電力を供給する前記手段が、ＤＣ−ＤＣ変換器を含んでいる装置。
8. 請求項１に記載の装置において、
   前記装置が可逆であり、前記ギアボックスの前記切り換えシャフトが、該シャフトを複数の所定の角度位置のいずれか１つに位置決めすることを保証する弾性位置決め手段に関連付けられている装置。
9. 請求項１に記載の装置において、
   前記アクチュエータ手段の前記永久磁石が、ネオジウム鉄ボロン磁石である装置。
10. 請求項１に記載の装置において、
    前記アクチュエータ手段の前記永久磁石が、サマリウムコバルト磁石である装置。
    

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