JP2008260394A - Shift actuator and shift actuator control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高速段の歯車係合状態と低速段の歯車係合状態とを切り替えるための駆動力を出力するシフトアクチュエータ、およびシフトアクチュエータを制御するシフトアクチュエータ制御装置に関する。 The present invention relates to a shift actuator that outputs a driving force for switching between a high-speed gear engagement state and a low-speed gear engagement state, and a shift actuator control device that controls the shift actuator.
従来より、2輪駆動の歯車係合状態と4輪駆動の歯車係合状態との切替や高速段の歯車係合状態と低速段の歯車係合状態との切替を行うための駆動力を出力するシフトアクチュエータが公知である。 Conventionally, a driving force for switching between a gear engagement state for two-wheel drive and a gear engagement state for four-wheel drive, and for switching between a gear engagement state at a high speed stage and a gear engagement state at a low speed stage is output. Shift actuators are known.
このシフトアクチュエータは、駆動力を発生する電動機、駆動力を外部に伝達する出力軸、電動機で発生した駆動力を出力軸に伝達するための駆動力伝達経路を形成する複数の駆動力伝達要素、駆動力伝達経路のいずれかの位置に配され、2輪駆動と4輪駆動との間や高速段と低速段との間で歯車係合状態の切替がもたつく時に駆動力を一時的に蓄える捩りバネ等により構成されている。そして、シフトアクチュエータから出力された駆動力により、ドラムカムが回転駆動され、ドラムカムに設けられた切替パターンに応じて、2輪駆動と4輪駆動との切替および高速段と低速段との切替が行われる。 The shift actuator includes an electric motor that generates a driving force, an output shaft that transmits the driving force to the outside, a plurality of driving force transmission elements that form a driving force transmission path for transmitting the driving force generated by the motor to the output shaft, A torsion that temporarily stores the driving force when the gear engagement state is switched between two-wheel driving and four-wheel driving or between a high speed stage and a low speed stage. It is constituted by a spring or the like. Then, the drum cam is rotated by the driving force output from the shift actuator, and switching between the two-wheel drive and the four-wheel drive and the switching between the high speed stage and the low speed stage are performed according to the switching pattern provided in the drum cam. Is called.
また、シフトアクチュエータは、電動機の通電制御に利用するパラメータとして、捩りバネの入力側(つまり、駆動力伝達経路における電動機の側)に配される駆動力伝達要素の変位状態を検出するセンサを内蔵する(例えば、特許文献1参照)。これにより、シフトアクチュエータの制御装置(以下、ECUと呼ぶ)は、捩りバネ入力側の駆動力伝達要素の変位状態を検出し、この検出した変位状態に基づいて通電制御を行うことができる。 The shift actuator has a built-in sensor for detecting the displacement state of the driving force transmission element arranged on the input side of the torsion spring (that is, the motor side in the driving force transmission path) as a parameter used for energization control of the motor. (For example, refer to Patent Document 1). As a result, the control device for the shift actuator (hereinafter referred to as ECU) can detect the displacement state of the driving force transmission element on the torsion spring input side, and can perform energization control based on the detected displacement state.
ところで、ECUは、シフトアクチュエータによる高速段の歯車係合状態と低速段の歯車係合状態との切替を、車両が停止しているときにのみ運転者に許可する。すなわち、高速段の歯車係合状態と低速段の歯車係合状態との切替は、切替元の歯車係合状態の解除→ニュートラル→切替先の歯車係合状態の形成の3段階を経て終了する。そこで、車両が走行しているときに歯車係合状態がニュートラルになるのを回避するため、高速段と低速段との切替は、車両が停止しているときにのみ許可されている。 By the way, the ECU permits the driver to switch between the high-speed gear engagement state and the low-speed gear engagement state by the shift actuator only when the vehicle is stopped. That is, the switching between the high-speed gear engagement state and the low-speed gear engagement state is completed through three stages: release of the switching-source gear engagement state → neutral → formation of the switching-destination gear engagement state. . Therefore, in order to avoid the gear engagement state becoming neutral when the vehicle is traveling, switching between the high speed stage and the low speed stage is permitted only when the vehicle is stopped.
しかし、歯車係合状態の切替がもたついた場合、捩りバネが捩りトルクを蓄えた状態を維持し、切替先の歯車係合状態が完全に形成されていないにもかかわらず、捩りバネ入力側の駆動力伝達要素は、切替先の歯車係合状態を示す変位状態になっている。このため、特許文献1のシフトアクチュエータによれば、ECUは、歯車係合状態の切替がもたついているか否かを正確に把握することができず、切替先の歯車係合状態が完全に形成されないまま、運転者が車両を発進させてしまう虞がある。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、シフトアクチュエータによる高速段と低速段との切替において、歯車係合状態の切替がもたついているか否かをECUが確実に把握できるようにすることにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and the ECU reliably determines whether or not the gear engagement state is switched when switching between the high speed stage and the low speed stage by the shift actuator. It is to be able to grasp.
〔請求項1の手段〕
請求項1に記載のシフトアクチュエータは、高速段の歯車係合状態と低速段の歯車係合状態とを切り替えるための駆動力を出力するものである。
そして、このシフトアクチュエータは、駆動力を発生する電動機と、駆動力を外部に伝達する出力軸と、電動機で発生した駆動力を出力軸に伝達するための駆動力伝達経路を形成する複数の駆動力伝達要素と、駆動力伝達経路のいずれかの位置に配され、高速段の歯車係合状態と低速段の歯車係合状態との切替がもたつく時に駆動力を一時的に蓄えるバネと、バネよりも電動機の側に配される駆動力伝達要素の変位状態を検出する第1検出手段と、バネよりも出力軸の側に配される駆動力伝達要素の変位状態を検出する第2検出手段とを備える。
[Means of Claim 1]
The shift actuator according to claim 1 outputs a driving force for switching between a high-speed gear engagement state and a low-speed gear engagement state.
The shift actuator includes an electric motor that generates a driving force, an output shaft that transmits the driving force to the outside, and a plurality of drives that form a driving force transmission path for transmitting the driving force generated by the motor to the output shaft. A spring that is arranged at any position on the force transmission element and the driving force transmission path, and temporarily stores the driving force when switching between the gear engagement state of the high speed stage and the gear engagement state of the low speed stage is achieved, and the spring First detection means for detecting the displacement state of the driving force transmission element arranged closer to the electric motor than the first detection means, and second detection means for detecting the displacement state of the driving force transmission element arranged closer to the output shaft than the spring With.
これにより、ECUは、第2検出手段からの入力により、捩りバネの出力側(つまり、駆動力伝達経路における出力軸の側)の駆動力伝達要素が切替先の歯車係合状態を示す変位状態になっているか否かを判断することができる。ここで、捩りバネの出力側の駆動力伝達経路には、駆動力を一時的に蓄えてその伝達を一時的に遮る捩りバネのような部材が配されていないので、第2検出手段からの入力は、確実に歯車係合状態を反映するものになる。このため、ECUは、第2検出手段からの入力により、歯車係合状態の切替がもたついているか否かを確実に把握できる。 Thereby, the ECU detects a displacement state in which the driving force transmission element on the output side of the torsion spring (that is, the output shaft side in the driving force transmission path) indicates the gear engagement state of the switching destination by the input from the second detection means. It can be determined whether or not. Here, in the driving force transmission path on the output side of the torsion spring, a member such as a torsion spring that temporarily stores the driving force and temporarily blocks the transmission is not provided. The input reliably reflects the gear engagement state. For this reason, the ECU can reliably grasp whether or not the gear engagement state is switched by the input from the second detection means.
〔請求項2の手段〕
請求項2に記載のシフトアクチュエータは、バネよりも電動機の側における駆動力伝達経路に、電動機からバネに向かう方向のみの駆動力の伝達を許容するクラッチ機構を備える。
これにより、バネに蓄えられた応力が電動機の方に伝わるのを阻止することができるので、バネの応力による電動機の逆回転を防止することができる。
[Means of claim 2]
According to a second aspect of the present invention, the shift actuator includes a clutch mechanism that allows transmission of the driving force only in the direction from the electric motor toward the spring in the driving force transmission path closer to the electric motor than the spring.
Accordingly, it is possible to prevent the stress stored in the spring from being transmitted to the electric motor, and thus it is possible to prevent the reverse rotation of the electric motor due to the stress of the spring.
〔請求項3の手段〕
請求項3に記載のシフトアクチュエータ制御装置によれば、高速段の歯車係合状態と低速段の歯車係合状態との切替は、切替元の歯車係合状態の解除、ニュートラルおよび切替先の歯車係合状態の形成の3段階を経て終了する。そして、シフトアクチュエータ制御装置は、切替元の歯車係合状態の解除がもたついていると判断したときに、切替元の歯車係合状態を形成するように電動機への通電を制御し、切替先の歯車係合状態の形成がもたついていると判断したときに、切替先の歯車係合状態を形成するように電動機への通電を制御する。
[Means of claim 3]
According to the shift actuator control device according to claim 3, the switching between the high-speed gear engagement state and the low-speed gear engagement state is performed by releasing the switching-source gear engagement state, neutral, and switching-destination gear. The process is completed through three stages of formation of the engaged state. Then, when the shift actuator control device determines that the switching source gear engagement state is released, the shift actuator control device controls energization to the motor so as to form the switching source gear engagement state. When it is determined that the gear engagement state is established, the energization to the motor is controlled so as to form the gear engagement state of the switching destination.
これにより、ECUは、切替元の歯車係合状態の解除がもたついているときに、ニュートラルを跨いで切替先の歯車係合状態まで大幅に係合状態を切り替えさせず、切替元の歯車係合状態を形成するように小幅の切替動作を行わせる。また、ECUは、切替先の歯車係合状態の形成がもたついているときに、切替先の歯車係合状態を形成するように小幅の切替動作を行わせる。 Thus, when the switching-source gear engagement state is released, the ECU does not significantly switch the engagement state across the neutral to the switching-destination gear engagement state. A small switching operation is performed so as to form a combined state. Further, the ECU performs a small switching operation so as to form the switching gear engagement state when the switching gear engagement state is established.
このように、ECUは、高速段の歯車係合状態と低速段の歯車係合状態との切替がもたついた場合、常に、小幅の切替動作が行われるようにシフトアクチュエータの通電を制御する。この結果、切替元の歯車係合状態の解除がもたついた場合に切替先の歯車係合状態まで大幅に切替動作を行う必要がなくなるので、シフトアクチュエータのバネに低性能なものや小型のものを採用することができる。 In this way, the ECU controls the energization of the shift actuator so that a small switching operation is always performed when switching between the high-speed gear engagement state and the low-speed gear engagement state occurs. As a result, when the switching source gear engagement state is released, it is not necessary to perform a large switching operation until the switching destination gear engagement state. Can be adopted.
最良の形態のシフトアクチュエータは、高速段の歯車係合状態と低速段の歯車係合状態とを切り替えるための駆動力を出力するものである。
そして、このシフトアクチュエータは、駆動力を発生する電動機と、駆動力を外部に伝達する出力軸と、電動機で発生した駆動力を出力軸に伝達するための駆動力伝達経路を形成する複数の駆動力伝達要素と、駆動力伝達経路のいずれかの位置に配され、高速段の歯車係合状態と低速段の歯車係合状態との切替がもたつく時に駆動力を一時的に蓄えるバネと、バネよりも電動機の側に配される駆動力伝達要素の変位状態を検出する第1検出手段と、バネよりも出力軸の側に配される駆動力伝達要素の変位状態を検出する第2検出手段とを備える。
また、このシフトアクチュエータは、バネよりも電動機の側における駆動力伝達経路に、電動機からバネに向かう方向のみの駆動力の伝達を許容するクラッチ機構を備える。
The shift actuator of the best mode outputs a driving force for switching between a gear engagement state at a high speed stage and a gear engagement state at a low speed stage.
The shift actuator includes an electric motor that generates a driving force, an output shaft that transmits the driving force to the outside, and a plurality of drives that form a driving force transmission path for transmitting the driving force generated by the motor to the output shaft. A spring that is arranged at any position on the force transmission element and the driving force transmission path, and temporarily stores the driving force when switching between the gear engagement state of the high speed stage and the gear engagement state of the low speed stage is achieved, and the spring First detection means for detecting the displacement state of the driving force transmission element arranged closer to the electric motor than the first detection means, and second detection means for detecting the displacement state of the driving force transmission element arranged closer to the output shaft than the spring With.
In addition, the shift actuator includes a clutch mechanism that allows transmission of the driving force only in the direction from the electric motor toward the spring in the driving force transmission path on the electric motor side of the spring.
さらに、最良の形態のシフトアクチュエータ制御装置によれば、高速段の歯車係合状態と低速段の歯車係合状態との切替は、切替元の歯車係合状態の解除、ニュートラルおよび切替先の歯車係合状態の形成の3段階を経て終了し、切替元の歯車係合状態の解除がもたついていると判断したときに、切替元の歯車係合状態を形成するように電動機への通電を制御し、切替先の歯車係合状態の形成がもたついていると判断したときに、切替先の歯車係合状態を形成するように電動機への通電を制御する。 Furthermore, according to the shift actuator control device of the best mode, the switching between the gear engagement state at the high speed stage and the gear engagement state at the low speed stage is performed by releasing the gear engagement state at the switching source, neutral, and the gear at the switching destination. When it is determined that the gear engagement state of the switching source has been released after completing the three stages of formation of the engagement state, the motor is energized so as to form the gear engagement state of the switching source. When it is determined that the formation of the gear engagement state at the switching destination is established, the energization to the motor is controlled so as to form the gear engagement state at the switching destination.
〔実施例1の構成〕
実施例1のシフトアクチュエータ1の構成を、図1ないし図4を用いて説明する。
シフトアクチュエータ1は、2輪駆動の歯車係合状態と4輪駆動の歯車係合状態との切替や、高速段の歯車係合状態と低速段の歯車係合状態との切替を行うための駆動力を出力するものである。そして、シフトアクチュエータ1は、図1に示すように、ドラムカム2、2つのロッド3、4等とともに、歯車同士の係合状態を切り替えることで2輪駆動と4輪駆動との切替および高速段と低速段との切替を行うトランスファ切換装置5を構成する。
[Configuration of Example 1]
The structure of the shift actuator 1 of Example 1 is demonstrated using FIG. 1 thru | or FIG.
The shift actuator 1 is a drive for switching between a two-wheel drive gear engagement state and a four-wheel drive gear engagement state, and switching between a high-speed gear engagement state and a low-speed gear engagement state. Output power. As shown in FIG. 1, the shift actuator 1 switches between the two-wheel drive and the four-wheel drive by switching the engagement state of the gears together with the
そこで、まずトランスファ切換装置5による2輪駆動と4輪駆動との切替および高速段と低速段との切替について説明する。
トランスファ切換装置5は、シフトアクチュエータ1と、外周面に各種の切替パターン6、7が形成され、シフトアクチュエータ1から出力されたトルクにより回転するドラムカム2と、切替パターン6、7の各々に係合する係合部8、9を有し、ドラムカム2のトルクを推力に変換し、軸方向に進退して歯車係合状態を切り替える2つのロッド3、4とを備える。
First, switching between two-wheel drive and four-wheel drive and switching between a high speed stage and a low speed stage by the
The
ここで、切替パターン6は、2輪駆動と4輪駆動とを切り替えるための24切替用パターンであり、切替パターン6と係合する係合部8を有するロッド3は、24切替用ロッドである。切替パターン7は、高速段と低速段とを切り替えるための高低切替用パターンであり、切替パターン7と係合する係合部9を有するロッド4は、高低切替用ロッドである。なお、ロッド3、4は、歯車係合状態を安定して維持するために、各々、ディテント13、14により軸方向へのふらつきを抑制されている。
Here, the
また、トランスファ切換装置5により切り替えられる歯車係合状態を形成するトランスファ部16は、以下のような歯車要素により構成されている。
Moreover, the
すなわち、トランスファ部16の歯車要素は、変速機(図示せず)に機械的に連結する入力軸18、入力軸18と同軸に配され、前輪(図示せず)および後輪(図示せず)の一方の車輪に機械的に連結する出力軸19、出力軸19の外歯21と常に係合する内歯22を有し、ロッド3の推力により軸方向に移動するスリーブギヤ23、スリーブギヤ23の外歯25と係脱する内歯26を有し、前輪または後輪の他方の車輪に機械的に連結する平ギヤ27、入力軸18の外歯29と常に係合する内歯30を有し、ロッド4の推力により軸方向に移動するスリーブギヤ31、スリーブギヤ31よりも径大に設けられ、スリーブギヤ31の外歯33に係脱する内歯34を有するスリーブギヤ35等である。
That is, the gear element of the
さらに、出力軸19には、外歯21とは別の同軸の外歯37が設けられ、外歯37にスリーブギヤ31の内歯30が係脱する。また、出力軸19から外周側に延設された支軸39には、スリーブギヤ35の外歯40と常に係合する外歯41を有する遊星ギヤ42が配されている。
Further, the
以上の構成により、トランスファ部16では、2輪駆動かつ高速段の係合状態(以下、「2H」と呼ぶ)、4輪駆動かつ高速段の係合状態(以下、「4H」と呼ぶ)、ニュートラル(以下、「N」と呼ぶ)、および4輪駆動かつ低速段の係合状態(以下、「4L」と呼ぶ)の3つの係合状態が、2H→4H→N→4L、または4L→N→4H→2Hの方向に切り替えられる。
With the above configuration, the
すなわち、2Hでは、スリーブギヤ31の内歯30が入力軸18の外歯29と出力軸19の外歯37とに同時に係合しており、スリーブギヤ31の外歯33とスリーブギヤ35の内歯34とが係合していないので、変速機から入力軸18に伝わる駆動力は減速されずに出力軸19に伝達される。また、出力軸19の外歯21がスリーブギヤ23の内歯22に係合しており、スリーブギヤ23の外歯25が平ギヤ27の内歯26に係合していないので、入力軸18から出力軸19に伝わる駆動力は前輪および後輪の一方の車輪にのみ伝達される。
That is, in 2H, the
次に、2Hから4Hまでドラムカム2が回転すると、ロッド4およびスリーブギヤ31は軸方向に変位せず、ロッド3およびスリーブギヤ23は軸方向右側に変位する。この結果、4Hでは、スリーブギヤ31と入力軸18および出力軸19との係合、スリーブギヤ31とスリーブギヤ35との非係合は2Hと同様であり、変速機から入力軸18に伝わる駆動力は減速されずに出力軸19に伝達される。一方、出力軸19とスリーブギヤ23との係合は2Hと同様のままで、スリーブギヤ23の外歯25が平ギヤ27の内歯26に係合するので、入力軸18から出力軸19に伝わる駆動力は前輪および後輪の両方の車輪に伝達される。
Next, when the
次に、4HからNまでドラムカム2が回転すると、ロッド4およびスリーブギヤ31は軸方向に左側に変位し、ロッド3およびスリーブギヤ23は変位しない。この結果、Nでは、スリーブギヤ31とスリーブギヤ35とが非係合のままで、スリーブギヤ31の内歯30が出力軸19の外歯37から離脱するので、変速機から入力軸18に伝わる駆動力は全く出力軸19に伝達されなくなる。また、出力軸19とスリーブギヤ23との係合、およびスリーブギヤ23と平ギヤ27との係合は4Hと同様である。
Next, when the
そして、Nから4Lまでドラムカム2が回転すると、ロッド4およびスリーブギヤ31はさらに軸方向に左側に変位し、ロッド3およびスリーブギヤ23は変位しない。この結果、4Lでは、スリーブギヤ31と出力軸19とが非係合のままで、スリーブギヤ31の外歯33がスリーブギヤ35の内歯34に係合するので、変速機から入力軸18に伝わる駆動力は減速されて出力軸19に伝達される。また、出力軸19とスリーブギヤ23との係合、およびスリーブギヤ23と平ギヤ27との係合は4Hと同様なので、入力軸18から出力軸19に伝わる減速された駆動力は前輪および後輪の両方の車輪に伝達される。
When the
以上により、高速段の歯車係合状態と低速段の歯車係合状態との切替(つまり、4Hから4Lへの切替、または4Lから4Hへの切替)は、切替元の歯車係合状態の解除、ニュートラル(つまり、Nの状態)および切替先の歯車係合状態の形成の3段階を経て終了する。また、車両が走行しているときに歯車係合状態がNになるのを回避するため、高速段と低速段との切替は、車両が停止しているときにのみ許可される。 As described above, switching between the high-speed gear engaging state and the low-speed gear engaging state (that is, switching from 4H to 4L, or switching from 4L to 4H) is performed by releasing the switching-source gear engaging state. Then, the process is completed through three stages of neutral (that is, N state) and formation of the gear engagement state of the switching destination. Further, in order to avoid the gear engagement state being N when the vehicle is traveling, switching between the high speed stage and the low speed stage is permitted only when the vehicle is stopped.
シフトアクチュエータ1は、図2および図3に示すように、車載電源(図示せず)から給電されて駆動力としてのトルクを発生する電動機45と、シフトアクチュエータ1の外部にトルクを出力する出力軸46と、電動機45のトルクを減速して出力軸46に伝達する減速機構47と、電動機45のトルクを一時的に捩りトルクとして蓄え、電動機45のトルクが出力軸46に伝わるのを遅らせる待ち機構48と、電動機45から出力軸46に向かう方向のみのトルクの伝達を許容するクラッチ機構49と、トランスファ部16の歯車係合状態の切替状況に応じた信号を出力する切替状況検出手段50とを備える。
As shown in FIGS. 2 and 3, the shift actuator 1 includes an
電動機45は、電機子コイル(図示せず)と界磁コイル(図示せず)を有する周知の直流モータであり、電機子コイルに流れる電流と界磁コイルへの通電により生じる磁界との相互作用によりトルクを発生するものである。また、電動機45への通電は、所定の電子制御装置(以下、ECU52と呼ぶ)により、乗員からの指令や各種センサから得られる検出信号に応じて制御される。
The
出力軸46は、後記するギヤホイール53と同軸に組み込まれ一体的に回転するものであり、電動機45からドラムカム2に至る駆動力伝達経路のシフトアクチュエータ1における終端をなし、ドラムカム2の入力軸54と係合してシフトアクチュエータ1の駆動力をトルクとしてドラムカム2に伝達する(図1参照)。
The
ここで、駆動力伝達経路は、電動機45の出力軸56(電動機出力軸56とする)と出力軸46との間に、減速機構47、待ち機構48およびクラッチ機構49を構成する各種部材を組み込むことで形成される。すなわち、電動機出力軸56、出力軸46、ならびに減速機構47、待ち機構48およびクラッチ機構49の各々を構成する各種部材の全部や一部は、駆動力伝達経路を形成する駆動力伝達要素である。
Here, the driving force transmission path incorporates various members constituting the
減速機構47は、電動機出力軸56と同軸に組み込まれ、クラッチ機構49を介して電動機出力軸56からトルクを伝達されて回転する電動機ピニオン58、電動機ピニオン58のギヤ60と噛み合うギヤ61を有するギヤホイール62、ギヤホイール62と同軸に組み込まれ一体的に回転するギヤピニオン64、ギヤピニオン64のギヤ66と噛み合うギヤ67を有するギヤホイール68、ギヤホイール68と同軸に組み込まれ、待ち機構48を介してギヤホイール68からトルクを伝達されて回転するギヤピニオン70、ギヤピニオン70のギヤ72と噛み合うギヤ73を有するギヤホイール53等により構成されている。
The
待ち機構48は、ギヤホイール68とギヤピニオン70との間に組み込まれている。そして、待ち機構48は、ギヤホイール68と一体に設けられて回転する入力側部材75、入力側部材75からトルクを伝達されて捩りトルクを蓄える捩りバネ76、ギヤピニオン70と同軸回転するように設けられ、捩りバネ76から捩りトルクを伝達されて回転する出力側部材77等により構成されている。
The waiting
ここで、捩りバネ76の2つの端部の内で一方の端部は、外周側に配されて入力側部材75に当接されトルクの入力端をなす。他方の端部は、内周側に配されてギヤピニオン70の軸部79に組み込まれトルクの出力端をなす。また、軸部79から外周側にレバー80が延設されており、レバー80が出力側部材77に当接している。
Here, one of the two ends of the
これにより、電動機45のトルクによって入力側部材75が回転すると、捩りバネ76は外周側から捩られて捩りトルクを蓄える。そして、蓄えられた捩りトルクは、捩りバネ76の内周側で軸部79に伝達されてレバー80を回転させ、さらにレバー80を介して出力側部材77に伝達され出力側部材77を回転させる。この結果、ギヤピニオン70が出力側部材77と同軸回転し、待ち機構48から出力軸46の方に捩りトルクが出力される。
Accordingly, when the
クラッチ機構49は、電動機出力軸56と電動機ピニオン58との間に形成されている。すなわち、クラッチ機構49は、図4に示すように、カラー82に保持される円柱状のクラッチ部材83、電動機ピニオン58と一体に設けられ、クラッチ部材83に内周側から当接するクラッチインナ84、電動機45の外郭の一部をなし、クラッチ部材83に外周側から当接するクラッチアウタ85、電動機出力軸56に嵌着されて電動機出力軸56と一体に回転し、クラッチインナ84に電動機45のトルクを伝達するアームドライブ86等を有する。
The
そして、通常運転時には、アームドライブ86がクラッチインナ84に当接して電動機出力軸56から電動機ピニオン58にトルクが伝達されるとともに、カラー82にもアームドライブ86が当接し、カラー82とともにクラッチ部材83が公転する。そして、例えば、トランスファ部16において歯車係合状態の切替がもたついて過剰の捩りトルクが捩りバネ76に蓄えられると、クラッチインナ84が捩りトルクにより通常運転時とは逆方向に回転し、クラッチアウタ85とともにクラッチ部材83を強固に挟み込んでロックする。このため、クラッチインナ84からアームドライブ86への捩りトルクの伝達が阻止される。
During normal operation, the arm drive 86 contacts the clutch inner 84 and torque is transmitted from the
切替状況検出手段50は、駆動力伝達経路において捩りバネ76よりも電動機45の側に配される駆動力伝達要素の1つであるギヤホイール68の回転位置を検出する第1検出手段89と、駆動力伝達経路において捩りバネ76よりも出力軸46の側に配される駆動力伝達要素の1つであるギヤホイール53の回転位置を検出する第2検出手段90とにより構成されている。
The switching state detection means 50 includes first detection means 89 that detects the rotational position of the
第1検出手段89は、ギヤホイール68の裏面(つまり、捩りバネ76の反対側の面)に形成される導電パターン91と、複数の接点92とにより構成される。第2検出手段90によれば、ギヤホイール68の回転位置に応じて、導電パターン91と接点92との当接状態が可変する(例えば、導電パターン91と当接する接点92の数が可変する)。この結果、導電パターン91と接点92との当接状態に応じた電気信号が出力されてECU52に入力される。
The
第2検出手段90は、ギヤホイール53の裏面(つまり、捩りバネ76の反対側の面)に形成される導電パターン93と、複数の接点94とにより構成される。第2検出手段90によれば、ギヤホイール53の回転位置に応じて、導電パターン93と接点94との当接状態が可変する(例えば、導電パターン93と当接する接点94の数が可変する)。この結果、導電パターン93と接点94との当接状態に応じた電気信号が出力されてECU52に入力される。
The second detection means 90 includes a
ECU52は、制御機能および演算機能を発揮するCPU、ROMおよびRAM等の記憶装置、入力装置ならびに出力装置等により構成される周知のマイクロコンピュータである。そして、ECU52は、図5(a)に示すように、第1、第2検出手段89、90等の各種センサから電気信号の入力を受け、これらの電気信号および乗員からの切替指令に基づき電動機45への通電を制御する。
The
ここで、捩りバネ76よりも出力軸46の側の駆動力伝達経路には、捩りバネ76のような駆動力を一時的に蓄えてその伝達を一時的に遮る部材が配されていないので、第2検出手段90からの入力は、確実にトランスファ部16の歯車係合状態を反映するものになる。このため、ECU52は、第2検出手段90からの入力により、歯車係合状態の切替がもたついているか否かを確実に把握できる。
Here, the driving force transmission path closer to the
例えば、ECU52は、第2検出手段90から入力される電気信号により、ギヤホイール53の回転位置を、図5(b)に示すように領域α〜δのいずれかの一領域にあることを把握する。ここで、ギヤホイール53は捩りバネ76よりも出力軸46の側にあるので、ギヤホイール53の回転位置は、確実にトランスファ部16の歯車係合状態に対応したものになる。
For example, the
したがって、ECU52は、例えば、ギヤホイール53の回転位置が領域βにあることを把握した場合、歯車係合状態が4H、「不完全な4H」、ないしNのいずれか1つにあることを把握できる。よって、ECU52は、4H→4Lの切替指令が入力されているときにギヤホイール53の回転位置が領域βにあることを把握した場合、切替元の歯車係合状態(つまり、4H)の解除がもたついていると判断できる。また、ECU52は、4L→4Hの切替指令が入力されているときにギヤホイール53の回転位置が領域βにあることを把握した場合、切替先の歯車係合状態(つまり、4H)の形成がもたついていると判断できる。
Therefore, for example, when the
同様に、ECU52は、ギヤホイール53の回転位置が領域γにあることを把握した場合、歯車係合状態がN、または「不完全な4L」にあることを把握できる。よって、ECU52は、4H→4Lの切替指令が入力されているときにギヤホイール53の回転位置が領域γにあることを把握した場合、切替先の歯車係合状態(つまり、4L)の形成がもたついていると判断できる。また、ECU52は、4L→4Hの切替指令が入力されているときにギヤホイール53の回転位置が領域γにあることを把握した場合、切替元の歯車係合状態(つまり、4L)の解除がもたついていると判断できる。
Similarly, when the
そして、ECU52は、Nを跨ぐ4Hと4Lとの間の歯車係合状態の切替において、切替元の歯車係合状態の解除がもたついていると判断したときに、切替元の歯車係合状態を形成するように電動機45への通電を制御し、切替先の歯車係合状態の形成がもたついていると判断したときに、切替先の歯車係合状態を形成するように電動機45への通電を制御する。
When the
すなわち、ECU52は、4H→4Lの切替指令が入力されているときにギヤホイール53の回転位置が領域βにあることを把握した場合、切替元の歯車係合状態(つまり、4H)の解除がもたついていると判断するので、4Hを形成するように電動機45への通電を制御する。
That is, when the
ここで、ECU52は、目標の歯車係合状態を形成するため、第1検出手段89から入力される電気信号により把握されるギヤホイール68の回転位置を利用する。例えば、ECU52は、第1検出手段89から入力される電気信号により、ギヤホイール68の回転位置を、図5(b)に示すように領域a〜hのいずれかの一領域にあることを把握する。
Here, the
ここで、ギヤホイール68は捩りバネ76よりも電動機45の側にあるので、ギヤホイール68の回転位置は、歯車係合状態の切替がもたついた場合、歯車係合状態に対応したものにならない。しかし、切替のもたつきがなくなれば、ギヤホイール68の回転位置も確実に歯車係合状態を反映するようになる。
Here, since the
そこで、ECU52は、上記のごとく4Hを形成するように電動機45への通電を制御する場合、ギヤホイール68の回転位置がfとなるように電動機45への通電を制御する。つまり、ギヤホイール68の回転位置をfとした状態で、トランスファ部16において歯車係合状態の切替もたつきがなくなるまで待機する。
なお、この場合には、切替指令4H→4Lに対して最終的に4Hが形成されるので、乗員の切替指令に反して切替が実行されない。
Therefore, when controlling the energization to the
In this case, since 4H is finally formed with respect to the
また、ECU52は、4L→4Hの切替指令が入力されているときにギヤホイール53の回転位置が領域βにあることを把握した場合、切替先の歯車係合状態(つまり、4H)の形成がもたついていると判断するので、4Hを形成するように電動機45への通電を制御する。
Further, when the
この場合も、ECU52は、4Hを形成するため、ギヤホイール68の回転位置がfとなるように電動機45への通電を制御する。つまり、ギヤホイール68の回転位置をfとした状態で、トランスファ部16において歯車係合状態の切替もたつきがなくなるまで待機する。
なお、この場合には、切替指令4L→4Hに対して最終的に4Hが形成されるので、乗員の切替指令に従った切替が実行される。
Also in this case, the
In this case, since 4H is finally formed with respect to the
同様に、ECU52は、4H→4Lの切替指令が入力されているときにギヤホイール53の回転位置が領域γにあることを把握した場合、切替先の歯車係合状態(つまり、4L)の形成がもたついていると判断するので、4Lを形成するように電動機45への通電を制御する。
Similarly, when the
そして、ECU52は、4Lを形成するように電動機45への通電を制御する場合、ギヤホイール68の回転位置がeとなるように電動機45への通電を制御する。つまり、ギヤホイール68の回転位置をeとした状態で、トランスファ部16において歯車係合状態の切替もたつきがなくなるまで待機する。
なお、この場合には、切替指令4H→4Lに対して最終的に4Lが形成されるので、乗員の切替指令に従った切替が実行される。
Then, when controlling the energization to the
In this case, since 4L is finally formed with respect to the
また、ECU52は、4L→4Hの切替指令が入力されているときにギヤホイール53の回転位置が領域γにあることを把握した場合、切替元の歯車係合状態(つまり、4L)の解除がもたついていると判断するので、4Lを形成するように電動機45への通電を制御する。
If the
この場合も、ECU52は、4Lを形成するため、ギヤホイール68の回転位置がeとなるように電動機45への通電を制御する。つまり、ギヤホイール68の回転位置をeとした状態で、トランスファ部16において歯車係合状態の切替もたつきがなくなるまで待機する。
なお、この場合には、切替指令4L→4Hに対して最終的に4Lが形成されるので、乗員の切替指令に反して切替が実行されない。
Also in this case, the
In this case, since 4L is finally formed with respect to the
このように、ECU52は、入力された切替指令が4L→4H、4H→4Lのいずれであるかにかかわらず、ギヤホイール53の回転位置が領域βにあることを把握した場合、4Hを形成するように電動機45への通電を制御し、ギヤホイール68の回転位置をfにして待機する。同様に、ECU52は、入力された切替指令が4L→4H、4H→4Lのいずれであるかにかかわらず、ギヤホイール53の回転位置が領域γにあることを把握した場合、4Lを形成するように電動機45への通電を制御し、ギヤホイール68の回転位置をeにして待機する。
As described above, when the
〔実施例1の効果〕
実施例1のシフトアクチュエータ1は、トランスファ部16における歯車係合状態の切替状況に応じた信号を出力する切替状況検出手段50を備える。そして、切替状況検出手段50は、駆動力伝達経路において捩りバネ76よりも電動機45の側に配されるギヤホイール68の回転位置を検出する第1検出手段89と、捩りバネ76よりも出力軸46の側に配されるギヤホイール53の回転位置を検出する第2検出手段90とにより構成されている。
これにより、ECU52は、第2検出手段90からの入力により、捩りバネ76の出力側(つまり、駆動力伝達経路において出力軸46の側)の駆動力伝達要素が切替先の歯車係合状態を示す変位状態になっているか否かを判断することができる。ここで、捩りバネ76の出力側の駆動力伝達経路には、駆動力を一時的に蓄えてその伝達を一時的に遮る捩りバネ76のような部材が配されていないので、第2検出手段90からの入力は、確実に歯車係合状態を反映するものになる。このため、ECU52は、第2検出手段90からの入力により、歯車係合状態の切替がもたついているか否かを確実に把握できる。
[Effect of Example 1]
The shift actuator 1 according to the first embodiment includes a switching
As a result, the
また、電動機出力軸56と電動機ピニオン58との間にクラッチ機構49が形成されている。
これにより、待ち機構48を構成する捩りバネ76に蓄えられた捩りトルクが電動機45の方に伝わるのを阻止することができるので、待ち機構48による電動機45の逆回転を防止することができる。
A
Thereby, since it is possible to prevent the torsion torque stored in the
また、ECU52は、Nを跨ぐ4Hと4Lとの間の歯車係合状態の切替において、切替元の歯車係合状態の解除がもたついていると判断したときに、切替元の歯車係合状態を形成するように電動機45への通電を制御し、切替先の歯車係合状態の形成がもたついていると判断したときに、切替先の歯車係合状態を形成するように電動機45への通電を制御する。
これにより、ECU52は、切替元の歯車係合状態の解除がもたついているときに、Nを跨いで切替先の歯車係合状態まで大幅に係合状態を切り替えさせず、切替元の歯車係合状態を形成するように小幅の切替動作を行わせる。また、ECU52は、切替先の歯車係合状態の形成がもたついているときに、切替先の歯車係合状態を形成するように小幅の切替動作を行わせる。このため、ECU52は、4Hと4Lとの間の歯車係合状態の切替がもたついた場合、常に、小幅の切替動作が行われるように電動機45への通電を制御する。この結果、切替元の歯車係合状態の解除がもたついた場合に切替先の歯車係合状態まで大幅に切替動作を行う必要がなくなるので、捩りバネ76に低性能なものや小型のものを採用することができる。
In addition, when the
Thus, when the switching source gear engagement state is released, the
〔変形例〕
実施例1の第1検出手段89はギヤホイール68の回転位置を検出するものであったが、第1検出手段89により変位状態が検出される駆動力伝達要素はギヤホイール68に限定されず、駆動力伝達経路において捩りバネ76よりも電動機45の側に配される駆動力伝達要素であれば、任意の駆動力伝達要素を選択して第1検出手段89により変位状態を検出するようにしてもよい。
[Modification]
Although the first detection means 89 of the first embodiment detects the rotational position of the
実施例1の第2検出手段90はギヤホイール53の回転位置を検出するものであったが、第2検出手段90により変位状態が検出される駆動力伝達要素はギヤホイール53に限定されず、駆動力伝達経路において捩りバネ76よりも出力軸46の側に配される駆動力伝達要素であれば、任意の駆動力伝達要素を選択して第2検出手段90により変位状態を検出するようにしてもよい。
Although the second detection means 90 of the first embodiment detects the rotational position of the
実施例1の待ち機構48はギヤホイール68とギヤピニオン70との間に組み込まれていたが、待ち機構48を組み込む位置はギヤホイール68とギヤピニオン70との間に限定されず、電動機45からドラムカム2に至る駆動力伝達経路のいずれの位置に配してもよい。
The waiting
実施例1のクラッチ機構49は電動機出力軸56と電動機ピニオン58との間に形成されていたが、クラッチ機構49を形成する位置は電動機出力軸56と電動機ピニオン58との間に限定されず、捩りバネ76よりも電動機45の側における駆動力伝達経路のいずれの位置に配してもよい。つまり、電動機45で生じる駆動力が捩りバネ76に伝わる前であれば、駆動力伝達経路のいずれの位置にクラッチ機構49を配してもよい。
Although the
さらに、捩りバネ76の位置は待ち機構48を組み込む位置に応じて可変するので、クラッチ機構49を形成できる位置も、待ち機構48を組み込む位置に応じて可変する。例えば、ドラムカム2と出力軸46との間に待ち機構48を組み込めば、少なくとも出力軸46よりも電動機45の側における駆動力伝達経路のいずれかの位置にクラッチ機構49を配することができる。
Further, since the position of the
1 シフトアクチュエータ
18 入力軸(歯車)
19 出力軸(歯車)
23 スリーブギヤ(歯車)
27 平ギヤ(歯車)
31 スリーブギヤ(歯車)
35 スリーブギヤ(歯車)
42 遊星ギヤ(歯車)
45 電動機
46 出力軸(駆動力伝達要素)
49 クラッチ機構
52 ECU(シフトアクチュエータ制御装置)
53 ギヤホイール(駆動力伝達要素)
54 入力軸(駆動力伝達要素)
56 電動機出力軸(駆動力伝達要素)
58 電動機ピニオン(駆動力伝達要素)
62 ギヤホイール(駆動力伝達要素)
64 ギヤピニオン(駆動力伝達要素)
68 ギヤホイール(駆動力伝達要素)
70 ギヤピニオン(駆動力伝達要素)
75 入力側部材(駆動力伝達要素)
76 捩りバネ(駆動力伝達要素、バネ)
77 出力側部材(駆動力伝達要素)
79 軸部(駆動力伝達要素)
80 レバー(駆動力伝達要素)
84 クラッチインナ(駆動力伝達要素)
86 アームドライブ(駆動力伝達要素)
89 第1検出手段
90 第2検出手段
1
19 Output shaft (gear)
23 Sleeve gear (gear)
27 Spur gear (gear)
31 Sleeve gear (gear)
35 Sleeve gear
42 Planetary gear
45
49 Clutch mechanism
52 ECU (shift actuator controller)
53 Gear wheel (driving force transmission element)
54 Input shaft (driving force transmission element)
56 Motor output shaft (driving force transmission element)
58 Electric motor pinion (driving force transmission element)
62 Gear wheel (driving force transmission element)
64 Gear pinion (driving force transmission element)
68 Gear wheel (driving force transmission element)
70 Gear pinion (driving force transmission element)
75 Input side member (driving force transmission element)
76 Torsion spring (driving force transmission element, spring)
77 Output side member (driving force transmission element)
79 Shaft (drive force transmission element)
80 Lever (driving force transmission element)
84 Clutch inner (driving force transmission element)
86 Arm drive (driving force transmission element)
89 First detection means 90 Second detection means
Claims (3)
駆動力を発生する電動機と、
駆動力を外部に伝達する出力軸と、
前記電動機で発生した駆動力を前記出力軸に伝達するための駆動力伝達経路を形成する複数の駆動力伝達要素と、
前記駆動力伝達経路のいずれかの位置に配され、前記高速段の歯車係合状態と前記低速段の歯車係合状態との切替がもたつく時に駆動力を一時的に蓄えるバネと、
このバネよりも前記電動機の側に配される駆動力伝達要素の変位状態を検出する第1検出手段と、
前記バネよりも前記出力軸の側に配される駆動力伝達要素の変位状態を検出する第2検出手段とを備えるシフトアクチュエータ。 In a shift actuator that outputs a driving force for switching between a gear engagement state at a high speed stage and a gear engagement state at a low speed stage,
An electric motor that generates a driving force;
An output shaft that transmits the driving force to the outside;
A plurality of driving force transmission elements forming a driving force transmission path for transmitting the driving force generated by the electric motor to the output shaft;
A spring that is arranged at any position of the driving force transmission path and temporarily stores a driving force when switching between the gear engagement state of the high speed stage and the gear engagement state of the low speed stage occurs;
First detecting means for detecting a displacement state of a driving force transmitting element disposed on the electric motor side from the spring;
A shift actuator comprising: second detection means for detecting a displacement state of a driving force transmission element disposed on the output shaft side with respect to the spring.
前記バネよりも前記電動機の側における前記駆動力伝達経路に、前記電動機から前記バネに向かう方向のみの駆動力の伝達を許容するクラッチ機構を備えることを特徴とするシフトアクチュエータ。 The shift actuator according to claim 1, wherein
A shift actuator comprising a clutch mechanism that allows transmission of a driving force only in a direction from the electric motor toward the spring, in the driving force transmission path on the electric motor side of the spring.
前記高速段の歯車係合状態と前記低速段の歯車係合状態との切替は、切替元の歯車係合状態の解除、ニュートラルおよび切替先の歯車係合状態の形成の3段階を経て終了し、
前記切替元の歯車係合状態の解除がもたついていると判断したときに、前記切替元の歯車係合状態を形成するように前記電動機への通電を制御し、
前記切替先の歯車係合状態の形成がもたついていると判断したときに、前記切替先の歯車係合状態を形成するように前記電動機への通電を制御することを特徴とするシフトアクチュエータ制御装置。 A shift actuator control device for controlling the shift actuator according to claim 1,
Switching between the gear engagement state at the high speed stage and the gear engagement state at the low speed stage is completed through three stages: release of the gear engagement state of the switching source, formation of the neutral and gear engagement state of the switching destination. ,
When it is determined that the switching-source gear engagement state is released, the energization to the motor is controlled so as to form the switching-source gear engagement state,
A shift actuator control that controls energization of the electric motor so as to form the switching gear engagement state when it is determined that the switching gear engagement state is established. apparatus.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007104236A JP2008260394A (en) | 2007-04-11 | 2007-04-11 | Shift actuator and shift actuator control device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007104236A JP2008260394A (en) | 2007-04-11 | 2007-04-11 | Shift actuator and shift actuator control device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008260394A true JP2008260394A (en) | 2008-10-30 |
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Family Applications (1)
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JP2007104236A Pending JP2008260394A (en) | 2007-04-11 | 2007-04-11 | Shift actuator and shift actuator control device |
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Country | Link |
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-
2007
- 2007-04-11 JP JP2007104236A patent/JP2008260394A/en active Pending
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