JP2010048297A - シフト切り換え装置 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性の向上が図られるシフト切り換え装置、を提供する。
【解決手段】シフト切り換え装置１００は、トランスミッションケース３６と、マニュアルシャフト２１と、ディテントレバー４１とを備える。マニュアルシャフト２１は、トランスミッションケース３６に配置され、アクチュエータ３１の駆動により回転する。ディテントレバー４１は、マニュアルシャフト２１に固定され、マニュアルシャフト２１とともに回転することにより変速機のシフト位置を切り換える。マニュアルシャフト２１は、マニュアルシャフト２１の回転に伴ってその回転方向に変位する溝部２３を有する。トランスミッションケース３６は、マニュアルシャフト２１の回転時に溝部２３と当接することにより、回転方向におけるディテントレバー４１の両端位置を規制するリブ３８を有する。
【選択図】図１

Description

この発明は、一般的には、シフト切り換え装置に関し、より特定的には、シフトバイワイヤ（ＳＢＷ）方式のシフト切り換え装置に関する。

従来のシフト切り換え装置に関して、たとえば、特開２００７−２４７７２４号公報には、電源投入直後におけるシフト位置の切り替え完了までのタイムラグの発生や、部品の耐久性の低下を抑制することを目的とした変速機のシフト制御装置が開示されている（特許文献１）。シフト制御装置は、アクチュエータにより駆動されるシャフトと、シャフトの回転に伴って回転するディテントプレートとを備える。アクチュエータには、エンコーダが設けられている。このような構成において、エンコーダは相対位置センサであるため、アクチュエータの絶対位置を把握する必要がある。

これに対して、特許文献１に開示されたシフト制御装置においては、シャフトに、シフト位置がＰ（パーキング）位置範囲にあるのか、あるいは非Ｐ位置範囲にあるのかを検出するディテント位置センサが設けられている。ディテント位置センサから出力されたディテント位置信号に基づき、現在のシフト位置を判定することによって、エンコーダカウンタが補正制御され、アクチュエータの絶対的な位置が把握される。
特開２００７−２４７７２４号公報

上述の特許文献１に開示されるように、運転者のシフトレバーの操作に伴いシフト位置を電気制御により切り換える、シフトバイワイヤと呼ばれる方式のシフト切り換え装置が知られている。このようなシフト切り換え装置においては、シフト位置を切り換えるためにアクチュエータとしての電動モータを利用するため、電源投入時に電動モータの絶対的位置を把握する必要がある。

電動モータの絶対的位置を把握する方法としては、電源投入時にまず、ディテントレバーに設けられた、電動モータの所定方向の回転を規制する回転規制部位に向けて、電動モータを回転させる方法が考えられる。しかしながら、この方法では、電源投入のたびにディテントレバーや、ディテントレバーをシャフトに対して固定するピンなどに過大な力が作用し、部品の耐久性が十分に確保されないおそれがある。その結果、シフト切り換え装置の信頼性を向上させることが困難となる。

そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、信頼性の向上が図られるシフト切り換え装置を提供することである。

この発明に従ったシフト切り換え装置は、ケース体と、シャフトと、切り換え部材とを備える。シャフトは、ケース体に配置され、アクチュエータの駆動により回転する。切り換え部材は、シャフトに固定され、シャフトとともに回転することにより変速機のシフト位置を切り換える。シャフトは、シャフトの回転に伴ってその回転方向に変位する第１当接部を有する。ケース体は、シャフトの回転時に第１当接部と当接することにより、回転方向における切り換え部材の両端位置を規制する第２当接部を有する。

このように構成されたシフト切り換え装置によれば、アクチュエータの駆動力が入力されるシャフトに第１当接部が設けられ、駆動力の伝達経路とは別に設けられたケース体にその第１当接部と当接する第２当接部が設けられる。このため、第１当接部および第２当接部の当接時に、切り換え部材や、シャフトと切り換え部材との連結位置などに過大な力が作用することを防止できる。これにより、各部品の耐久性を十分に確保して、シフト切り換え装置の信頼性を向上させることができる。

また好ましくは、第１当接部は、シャフトの外周面に形成される溝である。第２当接部は、溝の内側に配置され、回転方向における切り換え部材の両端位置において、溝の側壁に当接するリブ状部材である。このように構成されたシフト切り換え装置によれば、第１当接部および第２当接部の剛性を容易に増大させることができる。

また好ましくは、シフト切り換え装置は、アクチュエータに設けられ、回転方向における切り換え部材の相対的な位置情報を検出する検出部をさらに備える。アクチュエータへの電源投入時、シャフトを一方向に回転させ、第１当接部と第２当接部とを当接させることにより、回転方向における切り換え部材の基準位置が検出される。このように構成されたシフト切り換え装置によれば、切り換え部材の基準位置の検出時に、切り換え部材や、シャフトと切り換え部材との連結位置などに過大な力が作用することを防止できる。

また好ましくは、第１当接部および第２当接部は、互いの当接時に作用する力によって変形しない剛性を有する。このように構成されたシフト切り換え装置によれば、第１当接部および第２当接部の当接により規制された切り換え部材の両端位置にばらつきが生じることを防止できる。

以上説明したように、この発明に従えば、信頼性の向上が図られるシフト切り換え装置を提供することができる。

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

図１は、この発明の実施の形態におけるシフト切り換え装置を示す斜視図である。図１を参照して、シフト切り換え装置１００は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関と、充放電可能な２次電池（バッテリ）から電力供給されるモータとを備えるハイブリッド自動車に搭載されている。

シフト切り換え装置１００は、運転者のシフトレバーの操作に伴い、変速機のシフト位置を電気制御により切り換えるシフトバイワイヤ方式の切り換え装置である。シフト切り換え装置１００は、変速機のシフト位置をパーキング位置（以下、Ｐ位置という）と非パーキング位置（以下、ｎｏｔＰ位置という）との間で切り換える。

シフト切り換え装置１００は、図示しない変速機の出力軸に固定されたパーキングギヤ６３と、パーキングギヤ６３の回転をロック可能なパーキングロックポール６１と、パーキングロックポール６１を作動させ、変速機のシフト位置をＰ位置とｎｏｔＰ位置との間で切り換えるディテントレバー４１とを有する。

ディテントレバー４１は、ロッド５６およびテーパ部材５７を介在させてパーキングロックポール６１に連結されている。ディテントレバー４１は、正方向（矢印１０１ｍに示す方向）および逆方向（矢印１０１ｎに示す方向）に回転可能なように設けられている。ロッド５６は、テーパ部材５７とディテントレバー４１との間を接続する。ロッド５６は、ディテントレバー４１の回転運動をテーパ部材５７に直線運動として伝達する。テーパ部材５７は、テーパ面５７ａを有する。パーキングロックポール６１は、テーパ面５７ａに接触して設けられている。

図１中には、変速機のシフト位置がｎｏｔＰ位置にある場合が示されている。ディテントレバー４１が矢印１０１ｍに示す方向に回転すると、ロッド５６およびテーパ部材５７が矢印１０２に示す方向に移動し、パーキングロックポール６１に対するテーパ面５７ａの接触位置が変化する。これにより、パーキングロックポール６１が矢印１０３に示す方向に揺動運動し、パーキングロックポール６１とパーキングギヤ６３とが係合することにより、パーキングギヤ６３の回転がロックされる。

変速機のシフト位置がＰ位置からｎｏｔＰ位置に切り換えられる場合は、ディテントレバー４１が矢印１０１ｎに示す方向に回転することにより、パーキングロックポール６１がパーキングギヤ６３との係合位置から退避する。

シフト切り換え装置１００は、トランスミッションケース３６、マニュアルシャフト２１およびアクチュエータ３１を有する。

マニュアルシャフト２１は、一方向に延伸する形状を有する。マニュアルシャフト２１は、トランスミッションケース３６に対して回転自在に支持されている。トランスミッションケース３６は、変速機の各構成部品を収容するケース体として設けられており、変速機の外殻をなす。マニュアルシャフト２１は、トランスミッションケース３６に収容されている。マニュアルシャフト２１は、その一部がトランスミッションケース３６の外側に位置決めされるように設けられてもよい。

図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線上に沿ったシフト切り換え装置の断面図である。図１および図２を参照して、ディテントレバー４１は、マニュアルシャフト２１に固定されている。ディテントレバー４１は、マニュアルシャフト２１と一体となって回転する。

その構造について詳細に説明すると、マニュアルシャフト２１の外周上には、ディテントレバー４１および筒部材２７が挿通されている。筒部材２７は、ディテントレバー４１に対して溶接により固定されている。筒部材２７およびマニュアルシャフト２１を貫通するようにスロッテッドピン２８が設けられている。このような構成により、マニュアルシャフト２１に対する筒部材２７およびディテントレバー４１の回転が、スロッテッドピン２８によって規制されている。

シフト切り換え装置１００は、アクチュエータ３１および検出部としてのロータリエンコーダ３２を有する。

アクチュエータ３１は、スイッチトリラクタンスモータ（ＳＲモータ）から構成されている。アクチュエータ３１は、トランスミッションケース３６の外壁に取り付けられている。マニュアルシャフト２１の一方端がアクチュエータ３１に接続されており、マニュアルシャフト２１はアクチュエータ３１によって回転駆動される。ロータリエンコーダ３２は、アクチュエータ３１に設けられ、アクチュエータ３１の移動量（回転量）に応じた計数値（エンコーダカウント）を取得するための計数手段として機能する。ロータリエンコーダ３２により、マニュアルシャフト２１と一体に回転するディテントレバー４１の相対的な位置情報が検出される。

図３は、図１中のシフト切り換え装置において、変速機のシフト位置がｎｏｔＰ位置にある状態を示す断面図である。図中には、図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線上に沿った断面が示されている。図４は、図３中のシフト切り換え装置において、変速機のシフト位置がＰ位置にある状態を示す断面図である。

図１、図３および図４を参照して、ディテントレバー４１は、山部４２を含んで形成されている。山部４２は、マニュアルシャフト２１の略半径方向に延出し、ディテントレバー４１の回転に伴ってその周方向に変位する。山部４２の両側には、谷部４６および谷部４７が形成されている。谷部４６および谷部４７は、山部４２の反対側において開放された形状を有する。

シフト切り換え装置１００は、弾性部材としてのディテントスプリング５１を有する。ディテントスプリング５１は、板ばねから形成されている。ディテントスプリング５１は、位置決め部としてのころ５３を有する。図３中に示す変速機のシフト位置がｎｏｔＰ位置にあるとき、ころ５３は谷部４６に位置決めされ、図４中に示す変速機のシフト位置がＰ位置にあるとき、ころ５３は谷部４７に位置決めされる。変速機のシフト位置がＰ位置およびｎｏｔＰ位置の間を移行するとき、ころ５３は、ディテントスプリング５１の弾性力に抗しながら山部４２を乗り越える。

マニュアルシャフト２１には、溝部２３が形成されている。溝部２３は、マニュアルシャフト２１の外周面２１ａから凹むように形成されている。溝部２３は、マニュアルシャフト２１の回転に伴ってその回転方向に変位するように形成されている。溝部２３は、側壁２３ｐおよび側壁２３ｑを有する。側壁２３ｐと側壁２３ｑとは、マニュアルシャフト２１の回転方向において互いに距離を隔てて向い合うように形成されている。

トランスミッションケース３６には、リブ３８が形成されている。トランスミッションケース３６は、その内部でマニュアルシャフト２１の端部を支持する壁部３７を有する。本実施の形態では、リブ３８が、壁部３７の壁面３７ｃから突出するように形成されている。

なお、本実施の形態では、リブ３８がトランスミッションケース３６に一体に形成されているが、このような形態に限られず、たとえばリブ３８がトランスミッションケース３６とは別体に設けられ、ボルトなどを用いてトランスミッションケース３６に締結されてもよい。トランスミッションケース３６がアルミニウムから形成されている場合に、リブ３８の剛性を確保するため、鉄から形成されたリブ３８を用いてもよい。

リブ３８は、溝部２３に嵌め合わされている。マニュアルシャフト２１の回転時、リブ３８が側壁２３ｐおよび側壁２３ｑに当接することにより、回転方向におけるディテントレバー４１の両端位置が規制される。すなわち、マニュアルシャフト２１を図１中の矢印１０１ｎに示す方向に回転させ、変速機のシフト位置をＰ位置からｎｏｔＰ位置に移行する場合、リブ３８が側壁２３ｐに当接することによって、マニュアルシャフト２１のそれ以上の回転が制限される。マニュアルシャフト２１を図１中の矢印１０１ｍに示す方向に回転させ、変速機のシフト位置をｎｏｔＰ位置からＰ位置に移行する場合、リブ３８が側壁２３ｑに当接することによって、マニュアルシャフト２１のそれ以上の回転が制限される。

リブ３８およびマニュアルシャフト２１は、リブ３８と側壁２３ｐおよび側壁２３ｑとの当接時に作用する力によって変形しない剛性を有する。

図４を参照して、本実施の形態におけるシフト切り換え装置１００においては、ロータリエンコーダ３２が相対位置センサであるため、ディテントレバー４１の基準位置が特定されなければ、ディテントレバー４１がＰ位置およびｎｏｔＰ位置における適正範囲に位置決めされたか否かを判断することができない。このため、車両始動時、アクチュエータ３１にまず電源が投入される際、アクチュエータ３１の絶対的な位置を把握する必要がある。このような要求に対して、本実施の形態では、車両始動時にアクチュエータ３１を駆動させ、リブ３８を溝部２３の側壁２３ｑに当接させる。これにより、アクチュエータ３１の絶対的な位置が、Ｐ位置における適正範囲の端部として把握され、回転方向におけるディテントレバー４１の基準位置が設定される。

以下、図１中のシフト切り換え装置１００によって奏される作用、効果について説明するため、まず、比較のためのシフト切り換え装置の構造と、そのシフト切り換え装置で問題となる点とについて説明する。

図５は、比較のためのシフト切り換え装置を示す断面図である。図５を参照して、比較のためのシフト切り換え装置においては、図４中のディテントレバー４１およびマニュアルシャフト２１に替えて、ディテントレバー１４１およびマニュアルシャフト１２１が設けられている。

マニュアルシャフト１２１には、図４中の溝部２３が形成されておらず、トランスミッションケース３６には、溝部２３に嵌合するリブ３８も設けられていない。ディテントレバー１４１において、山部４２の両側には、谷部４６および谷部４７を挟んで山部１４８および山部１４９が設けられている。マニュアルシャフト１２１の回転時、ころ５３が山部１４８の側壁１４８ｃおよび山部１４９の側壁１４９ｃに当接することにより、回転方向におけるディテントレバー１４１の両端位置が規制される。

このような構成においては、ディテントレバー１４１の基準位置を設定するため、車両始動時にアクチュエータ３１を駆動させ、ころ５３を山部１４９の側壁１４９ｃに当接させる。しかしながら、この場合、ころ５３と側壁１４９ｃとの当接により、マニュアルシャフト２１とディテントレバー４１とを結合するスロッテッドピン２８や、ディテントレバー４１の山部１４９に過大な力が作用する。また、ころ５３と側壁１４９ｃとの当接に伴ってディテントスプリング５１に撓みが生じる。このため、ディテントスプリング５１の撓み量を考慮してディテントレバー１４１の基準位置を補正制御する必要が生じる。また、この補正制御に要する時間と、ディテントスプリング５１の撓み時間とに起因して、車両の始動操作時から車両が走行可能となるまでのレディオン時間が長くなる。

一方、本実施の形態におけるシフト切り換え装置１００においては、互いに当接する溝部２３およびリブ３８が、アクチュエータ３１の回転駆動力が入力されるマニュアルシャフト２１と、アクチュエータ３１の回転駆動力の伝達経路からはずれたトランスミッションケース３６にそれぞれ設けられている。このため、アクチュエータ３１の回転駆動力を受ける位置までに多くの部品を介さないため、スロッテッドピン２８やディテントレバー４１に過大な力が作用することを防止できる。これにより、たとえばディテントレバー４１を軽量化し、アクチュエータ３１の小型化やシフト切り換え装置１００の応答性の向上を図ることができる。

また、溝部２３およびリブ３８の形状や構成は単純なため、比較的容易に十分な剛性を確保することができる。万が一、アクチュエータ３１の駆動に異常が生じた場合であっても、溝部２３およびリブ３８の剛性を確保することにより、スロッテッドピン２８やディテントスプリング５１の破損を回避することができる。

また、本実施の形態におけるシフト切り換え装置１００においては、車両始動時、ディテントレバー４１の基準位置を設定するためアクチュエータ３１を駆動させる際に、ディテントスプリング５１に回転方向の撓みが生じるということがない。このため、ディテントレバー４１の基準位置の補正制御が不要となるとともに、車両始動時のレディオン時間を短縮することができる。

この発明の実施の形態におけるシフト切り換え装置１００は、ケース体としてのトランスミッションケース３６と、シャフトとしてのマニュアルシャフト２１と、切り換え部材としてのディテントレバー４１とを備える。マニュアルシャフト２１は、トランスミッションケース３６に配置され、アクチュエータ３１の駆動により回転する。ディテントレバー４１は、マニュアルシャフト２１に固定され、マニュアルシャフト２１とともに回転することにより変速機のシフト位置を切り換える。マニュアルシャフト２１は、マニュアルシャフト２１の回転に伴ってその回転方向に変位する第１当接部としての溝部２３を有する。トランスミッションケース３６は、マニュアルシャフト２１の回転時に溝部２３と当接することにより、回転方向におけるディテントレバー４１の両端位置を規制する第２当接部としてのリブ３８を有する。

このように構成された、この発明の実施の形態におけるシフト切り換え装置１００によれば、部品の耐久性を十分に確保することにより、信頼性の向上を図ることができる。また、車両始動時、ディテントレバー４１の基準位置を設定するための制御を簡易化するとともに、レディオン時間を短縮することができる。

続いて、図１中のシフト切り換え装置１００の変形例について説明する。図６は、図１中のシフト切り換え装置の変形例を示す断面図である。図中には、図１中においてマニュアルシャフト２１が壁部３７によって支持される位置に対応する断面が示されている。

図６を参照して、本変形例では、マニュアルシャフト２１が、外周面２１ａから突出する突起部７１を有する。突起部７１は、マニュアルシャフト２１の回転に伴ってその回転方向に変位するように形成されている。トランスミッションケース３６には、突起部７１が嵌合される溝部７２が形成されている。溝部７２は、側壁７２ｐおよび側壁７２ｑを有する。側壁７２ｐと側壁７２ｑとは、マニュアルシャフト２１の回転方向において互いに距離を隔てて向い合うように形成されている。マニュアルシャフト２１の回転時、突起部７１が側壁７２ｐおよび側壁７２ｑに当接することにより、回転方向におけるディテントレバー４１の両端位置が規制される。本変形例におけるシフト切り換え装置によっても、上述の効果を同様に得ることができる。

なお、本発明における第１および第２の当接部は、マニュアルシャフト２１の端部に限られず、壁部３７とディテントレバー４１との間の区間やディテントレバー４１とアクチュエータ３１との間の区間など、いずれの位置に設けられてもよい。

また、本実施の形態では、本発明をハイブリッド自動車に適用した場合を説明したが、これに限られず、ハイブリッド自動車以外の自動車でシフトバイワイヤ方式の切り換え装置を備える自動車に本発明を適用してもよい。変速機のｎｏｔＰ位置は、Ｒ（リバース）、Ｎ（ニュートラル）、Ｄ（ドライブ）の各ポジションを含んでもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態におけるシフト切り換え装置を示す斜視図である。 図１中のＩＩ−ＩＩ線上に沿ったシフト切り換え装置の断面図である。 図１中のシフト切り換え装置において、変速機のシフト位置がｎｏｔＰ位置にある状態を示す断面図である。 図３中のシフト切り換え装置において、変速機のシフト位置がＰ位置にある状態を示す断面図である。 比較のためのシフト切り換え装置を示す断面図である。 図１中のシフト切り換え装置の変形例を示す断面図である。

符号の説明

２１ マニュアルシャフト、２３ 溝部、３１ アクチュエータ、３２ ロータリエンコーダ、３６ トランスミッションケース、３８ リブ、４１ ディテントレバー、１００ シフト切り換え装置。

Claims (4)

1. ケース体と、
   前記ケース体に配置され、アクチュエータの駆動により回転するシャフトと、
   前記シャフトに固定され、前記シャフトとともに回転することにより変速機のシフト位置を切り換える切り換え部材とを備え、
   前記シャフトは、前記シャフトの回転に伴ってその回転方向に変位する第１当接部を有し、
   前記ケース体は、前記シャフトの回転時に前記第１当接部と当接することにより、回転方向における前記切り換え部材の両端位置を規制する第２当接部を有する、シフト切り換え装置。
2. 前記第１当接部は、前記シャフトの外周面に形成される溝であり、
   前記第２当接部は、前記溝の内側に配置され、回転方向における前記切り換え部材の両端位置において、前記溝の側壁に当接するリブ状部材である、請求項１に記載のシフト切り換え装置。
3. 前記アクチュエータに設けられ、回転方向における前記切り換え部材の相対的な位置情報を検出する検出部をさらに備え、
   前記アクチュエータへの電源投入時、前記シャフトを一方向に回転させ、前記第１当接部と前記第２当接部とを当接させることにより、回転方向における前記切り換え部材の基準位置が検出される、請求項１または２に記載のシフト切り換え装置。
4. 前記第１当接部および前記第２当接部は、互いの当接時に作用する力によって変形しない剛性を有する、請求項１から３のいずれか１項に記載のシフト切り換え装置。

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