JP2022166496A - シフト装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】シフト体が高速で移動される場合でもシフト体の移動を適切にロックする。【解決手段】シフト装置10では、レバー14のウォームホイール44とウォーム46とが噛合されることで、ウォームホイール44の回転がウォーム46によりロックされて、レバー14の回動がロックされている。このため、レバー14が高速で回動される場合でも、ウォームホイール44の回転のウォーム46によるロックを維持するのみでレバー14の回動をロックでき、レバー14の回動を適切にロックできる。【選択図】図3
Description
本発明は、シフト体が移動されてシフト位置が変更されるシフト装置に関する。
下記特許文献1に記載のシフト装置では、操作要素(係止カム)のロック輪郭にロック要素が挿入されて、操作要素の回転がロックされる。
ここで、この操作装置では、ロック要素の突起が調整リングの制御輪郭(溝)に挿入されており、電動モータにより調整リングが回転されて、突起の制御輪郭への挿入位置が変更されることで、ロック要素が、操作要素側に移動されて、操作要素のロック輪郭に挿入される。
本発明は、上記事実を考慮し、シフト体が高速で移動される場合でもシフト体の移動を適切にロックできるシフト装置を得ることが目的である。
本発明の第1態様のシフト装置は、移動されてシフト位置が変更されるシフト体と、前記シフト体が移動されて回転される回転ギアと、前記回転ギアと噛合され、前記回転ギアの回転をロックして前記シフト体の移動がロックされるロックギアと、前記回転ギアへの回転力の作用が検出された場合に前記回転ギアの回転のロックを解除して前記シフト体の移動のロックが解除される解除機構と、を備える。
本発明の第2態様のシフト装置は、本発明の第1態様のシフト装置において、前記解除機構が前記回転ギアの回転のロックを解除する場合に前記解除機構が前記回転ギアの回転に追従して前記ロックギアを回転させる。
本発明の第3態様のシフト装置は、本発明の第1態様又は第2態様のシフト装置において、前記ロックギアの軸方向への移動が許容されて前記回転ギアの回転及び前記シフト体の移動が許容される。
本発明の第4態様のシフト装置は、本発明の第1態様~第3態様の何れか1つのシフト装置において、前記シフト体に移動操作力が作用されることで前記解除機構が前記回転ギアの回転のロックを解除して前記シフト体が移動される。
本発明の第5態様のシフト装置は、本発明の第1態様~第4態様の何れか1つのシフト装置において、前記回転ギア又は前記ロックギアが駆動されることで前記解除機構が前記回転ギアの回転のロックを解除して前記シフト体が移動される。
本発明の第1態様のシフト装置では、シフト体が移動されて、シフト位置が変更されると共に、回転ギアが回転される。また、ロックギアが回転ギアと噛合されており、ロックギアが回転ギアの回転をロックして、シフト体の移動がロックされる。さらに、回転ギアへの回転力の作用が検出された場合に、解除機構が回転ギアの回転のロックを解除して、シフト体の移動のロックが解除される。
ここで、上述の如く、ロックギアが回転ギアと噛合されており、ロックギアが回転ギアの回転をロックして、シフト体の移動がロックされる。このため、シフト体が高速で移動される場合でも、回転ギアの回転のロックギアによるロックを維持するのみでシフト体の移動をロックでき、シフト体の移動を適切にロックできる。
本発明の第2態様のシフト装置では、解除機構が回転ギアの回転のロックを解除する場合に、解除機構が、回転ギアの回転に追従して、ロックギアを回転させる。このため、回転ギアの回転がロックギアによって制限されることを抑制できる。
本発明の第3態様のシフト装置では、ロックギアの軸方向への移動が許容されて、回転ギアの回転及びシフト体の移動が許容される。このため、ロックギアの軸方向への移動、回転ギアの回転及びシフト体の移動の少なくとも1つを検出して、回転ギアへの回転力の作用を検出できる。
本発明の第4態様のシフト装置では、シフト体に移動操作力が作用されることで、解除機構が回転ギアの回転のロックを解除して、シフト体が移動される。このため、シフト体への移動操作力の作用によりシフト体を移動させることができる。
本発明の第5態様のシフト装置では、回転ギア又はロックギアが駆動されることで、解除機構が回転ギアの回転のロックを解除して、シフト体が移動される。このため、回転ギア又はロックギアの駆動によりシフト体を移動させることができる。
図1には、本発明の実施形態に係るシフト装置10が左斜め前方から見た分解斜視図にて示されている。なお、図面では、シフト装置10の前方を矢印FRで示し、シフト装置10の左方を矢印LHで示し、シフト装置10の上方を矢印UPで示している。
本実施形態に係るシフト装置10は、車両のコンソールに設置されており、シフト装置10の前方、左方及び上方は、それぞれ車両の前方、左方及び上方に向けられている。
図1に示す如く、シフト装置10には、略直方体形箱状のプレート12が設けられており、プレート12は、コンソール内に固定されている。プレート12の左側には、左プレート12Aが設けられると共に、プレート12の右側には、右プレート12Bが設けられており、プレート12は、左プレート12Aと右プレート12Bとが組付けられて構成されている。
プレート12内には、シフト体としての略棒状のレバー14が設けられている。レバー14の上下方向中間部の左側及び右側には、それぞれ略円柱状の回転軸14A及び回転軸14Bが一体形成されており、回転軸14A及び回転軸14Bは、それぞれ左方及び右方に突出されると共に、互いに同軸上に配置されている。回転軸14A及び回転軸14Bは、それぞれプレート12の左壁及び右壁に回転可能に支持されており、これにより、レバー14が回転軸14A及び回転軸14Bを中心軸として前後方向に回動(移動、回転)可能にされている。回転軸14Aには、円柱状の付勢孔14C(図2(B)参照)が形成されており、付勢孔14Cは、回転軸14Aの径方向に延伸されると共に、下側に開放されている。
レバー14の上側部分は、プレート12の上側に回動可能に突出されて、コンソールの上側(車室内)に回動可能に突出されており、レバー14の上端部には、把持部としての台形柱状のノブ14Dが固定されている(図2(A)参照)。レバー14は、車両の乗員(特に運転者)により、ノブ14Dが把持された状態で、回動操作可能にされており、レバー14(ノブ14D)が前側から後側に回動操作されることで、レバー14のシフト位置が、「P」位置(パーキング位置)、「R」位置(リバース位置)、「N」位置(ニュートラル位置)、「D」位置(ドライブ位置)及び「M」位置(マニュアル位置)にこの順番で変更される。レバー14は、「P」位置から「M」位置までの範囲で回動可能にされており、レバー14の各シフト位置間の回動角度は、同一(例えば22.5°)にされている。
レバー14の回転軸14Bには、被検出部としての略円板状のマグネット14E(図3参照)が同軸上に固定されており、マグネット14Eは、回転軸14Bの回転(レバー14の回動)と一体回転される。マグネット14Eには、検出機構としての検出装置16が磁気的に連絡されており、検出装置16は、マグネット14Eの回転位置(マグネット14Eが発生する磁場の回転位置)を検出して、回転軸14Bの回転位置を検出する。これにより、レバー14の回動位置が検出されて、レバー14のシフト位置が検出される。検出装置16は、車両の制御装置18に電気的に接続されており、制御装置18には、車両の自動変速機20(変速機)が電気的に接続されている。
レバー14の左側には、付勢機構としての節度機構22(図2の(A)及び(B)参照)が設けられている。
節度機構22には、連絡部材としての略円筒状の節度ギア24が設けられており、節度ギア24は、ウォームホイールにされている。節度ギア24内には、レバー14の回転軸14Aが同軸上に貫通かつ嵌合されており、節度ギア24は、回転軸14Aを中心軸として回転可能にされている。節度ギア24の軸方向への移動は、規制されており、後述の如く、節度ギア24の回転は、規制されている。節度ギア24の内周面には、被付勢部としての断面半円状の凹部24Aが複数形成されており、凹部24Aは、節度ギア24の軸方向に延伸されている。複数の凹部24Aは、節度ギア24の周方向に等間隔に配置されており、各凹部24Aの配置間隔角度は、レバー14の各シフト位置間の回動角度と同一にされている。
節度機構22には、付勢部材としての略円柱状の節度ピン26が設けられており、節度ピン26は、レバー14の回転軸14Aの付勢孔14C内に移動可能に嵌入されると共に、先端面(下側面)が球面状に突出されている。
節度機構22には、付勢手段としての節度スプリング28(圧縮コイルスプリング)が設けられている。節度スプリング28は、付勢孔14Cの底面(上側面)と節度ピン26の基端面(上側面)との間に掛渡されており、節度スプリング28は、節度ピン26を下側に付勢している。
レバー14が各シフト位置に配置される際には、節度スプリング28の付勢力により、節度ピン26が、節度ギア24の凹部24Aに挿入されて、節度ギア24の周方向において凹部24Aに嵌合される。このため、回転軸14Aの回転位置が保持されて、レバー14が各シフト位置に保持される(各シフト位置側に付勢される)。
レバー14が回動操作されて、レバー14のシフト位置が変更される際には、回転軸14Aが回転されて、節度ピン26が回動される。このため、節度スプリング28の付勢力に抗して、節度ピン26が基端側に移動されつつ凹部24Aから離脱された後に、節度スプリング28の付勢力により、節度ピン26が先端側に移動されつつ当該凹部24Aに隣設される凹部24Aに挿入される。このため、レバー14の回動操作に回動抵抗力が作用された後に回動補助力が作用されて、レバー14の回動操作に節度感が作用される。
レバー14の左側には、移動機構としての駆動機構30が設けられている。
駆動機構30には、駆動装置としての駆動モータ32が設けられており、駆動モータ32は、左プレート12Aの前壁に固定されて、プレート12内に配置されている。駆動モータ32の出力軸32Aは、後方に延出されると共に、前後方向(軸方向)への移動が規制されており、出力軸32Aは、被連絡部材としての連絡ウォーム34内に同軸上に挿入されている。連絡ウォーム34は、出力軸32Aに対し、前方に移動不能にされると共に、後方に移動可能にされており、連絡ウォーム34は、出力軸32Aに対し相対回転不能にされている。
連絡ウォーム34の後側には、略円筒状のホルダ36が配置されており、ホルダ36内は、円柱状のホルダ壁36Aにより、前側部分と後側部分とに分割されている。ホルダ36内の後側部分には、円柱状のホルダ軸38が嵌入されており、ホルダ軸38は、左プレート12Aの後壁から前方に延出されて、ホルダ36を支持している。ホルダ壁36Aとホルダ軸38との間には、ホルダスプリング40(圧縮コイルスプリング)が掛渡されており、ホルダスプリング40は、ホルダ36(ホルダ壁36A)を前方に付勢している。ホルダ36内の前側部分には、連絡ウォーム34の後端部(先端部)が嵌入されており、ホルダ壁36Aは、連絡ウォーム34を前方に付勢して、連絡ウォーム34の後方への移動を制限している。
連絡ウォーム34は、節度ギア24の下側に配置されて、節度ギア24の下端と噛合(連絡)されており、連絡ウォーム34は、節度ギア24の回転を規制している。また、連絡ウォーム34が回転された際には、節度ギア24が回転される。
駆動モータ32は、制御装置18に電気的に接続されており(図3参照)、制御装置18の制御により、駆動モータ32が駆動されて、連絡ウォーム34が駆動モータ32の出力軸32Aと一体回転される。このため、節度ギア24が回転されて、節度ピン26を介してレバー14の回転軸14Aが回転されることで、レバー14が回動されて、レバー14のシフト位置が変更される。
レバー14の下側には、ロック機構42(図3参照)が設けられている。
ロック機構42には、回転ギアとしてのウォームホイール44が設けられており、ウォームホイール44は、レバー14の下端部に形成されている。ウォームホイール44の回転中心軸線は、レバー14の回動中心軸線と同軸上に配置されており、レバー14が回動されて、ウォームホイール44が回転される。
ウォームホイール44の下側には、ロックギアとしてのウォーム46が配置されており、ウォーム46は、ウォームホイール44の下端と噛合されている。ウォーム46は、ウォームホイール44の回転をロックしており、これにより、レバー14の回動がロックされている。ウォーム46の前部及び後部は、同軸上の軸部にされており、ウォーム46の前部及び後部は、それぞれプレート12の前壁及びプレート12内の後部に回転可能及び前後方向(軸方向)に移動可能に支持されている。
ウォーム46の前部及び後部は、それぞれ円環板状の前ホルダ48及び後ホルダ50に同軸上に嵌入されており、前ホルダ48及び後ホルダ50は、ウォーム46に対し回転可能にされると共に、それぞれウォーム46に対する後側及び前側への移動を規制されている。ウォーム46の前部及び後部は、それぞれ付勢部としての前スプリング52(圧縮コイルスプリング)内及び後スプリング54(圧縮コイルスプリング)内に挿入されており、前スプリング52は、プレート12の前壁と前ホルダ48との間に掛渡されると共に、後スプリング54は、プレート12内の後部と後ホルダ50との間に掛渡されている。前スプリング52は、ウォーム46を後側に付勢すると共に、後スプリング54は、ウォーム46を前側に付勢しており、前スプリング52及び後スプリング54は、ウォーム46の前後方向への移動を制限している(図4(A)参照)。
レバー14に前側への所定値以上の回動操作力が作用された際には、ウォームホイール44に回転力が作用されて、後スプリング54の付勢力に抗してウォーム46の後側への移動が許容されることで、ウォームホイール44の回転が許容されて、レバー14の前側への回動操作が許容される(図4(B)参照)。レバー14に後側への所定値以上の回動操作力が作用された際には、ウォームホイール44に回転力が作用されて、前スプリング52の付勢力に抗してウォーム46の前側への移動が許容されることで、ウォームホイール44の回転が許容されて、レバー14の後側への回動操作が許容される(図4(C)参照)。ウォーム46の前後方向への移動が許容されてレバー14の前後方向への回動操作が許容される角度は、レバー14の各シフト位置間の回動角度より小さくされており、ウォーム46の前後方向への移動が許容されてレバー14の前後方向への回動操作が許容されても、レバー14のシフト位置は、変更されない。
ウォーム46の後側には、解除機構としてのモータ56が設けられており、モータ56は、プレート12の後壁に固定されて、プレート12内に配置されている。モータ56の出力軸56Aは、前方に延出されおり、出力軸56Aは、ウォーム46の後部内に同軸上に挿入されている。ウォーム46は、出力軸56Aに対し前後方向に移動可能にされており、ウォーム46は、出力軸56Aに対し相対回転不能にされている。
モータ56は、制御装置18に電気的に接続されており、制御装置18の制御により、モータ56が駆動されて、ウォーム46がモータ56の出力軸56Aと一体回転される。このため、ウォーム46によるウォームホイール44の回転ロックが解除されて、ウォームホイール44が回転されることで、レバー14が回動される。
制御装置18には、車両の解除操作部としてのフットブレーキ58が電気的に接続されており、フットブレーキ58が乗員により操作されることで、車両が制動される。制御装置18には、車両の速度センサ60が電気的に接続されており、速度センサ60は、車両の速度を検出する。
次に、本実施形態の作用を説明する。
以上の構成のシフト装置10では、ロック機構42において、ウォーム46がレバー14のウォームホイール44の回転をロックして、レバー14の回動がロックされている。このため、レバー14の回動ロックの解除条件が成立しない場合(例えば、レバー14が「P」位置に配置される際にフットブレーキ58が操作されず又は速度センサ60が検出する車両の速度が所定速度(例えば1km/時)以上である場合)には、レバー14の回動がロックされて、レバー14のシフト位置の変更がロックされる。
一方、レバー14の回動ロックの解除条件が成立した場合(例えば、レバー14が「P」位置に配置される際にフットブレーキ58が操作されると共に速度センサ60が検出する車両の速度が所定速度(例えば1km/時)未満である場合)には、レバー14への回動操作力の作用によりウォーム46の前後方向への移動が許容されてレバー14の回動操作が許容された際(検出装置16がレバー14の回動を検出した際)に、制御装置18の制御により、モータ56が駆動されることで、ウォーム46が、回転されて、レバー14の回動操作によるウォームホイール44の回転に追従される。このため、レバー14の回動操作がモータ56の駆動力によりアシストされて、レバー14の回動ロックが解除されることで、レバー14のシフト位置の変更が許可される。
レバー14のシフト位置が変更された際(レバー14のシフト位置の変更を検出装置16が検出した際)には、制御装置18の制御により、自動変速機20のシフトレンジがレバー14のシフト位置に対応するシフトレンジに変更される。
また、例えば車両が自動運転(自動駐車を含む)される際には、制御装置18の制御により自動変速機20のシフトレンジが自動的に変更される。自動変速機20のシフトレンジが自動的に変更された場合には、検出装置16が検出するレバー14のシフト位置に基づく制御装置18の制御により、駆動機構30において、駆動モータ32が駆動されることで、ウォーム46の前後方向への移動が許容されつつ、連絡ウォーム34、節度ギア24及びレバー14の回転軸14A(節度ピン26を含む)が回転されて、レバー14が回動される。さらに、レバー14が回動された際(検出装置16がレバー14の回動を検出した際)に、制御装置18の制御により、モータ56が駆動されることで、ウォーム46が、回転されて、駆動モータ32によるレバー14の回動(ウォームホイール44の回転)に追従される。このため、レバー14の駆動モータ32による回動がモータ56の駆動力によりアシストされて、レバー14の回動ロックが解除されることで、レバー14のシフト位置が変更されて、レバー14のシフト位置が自動変速機20のシフトレンジに対応される。
ここで、レバー14のウォームホイール44とウォーム46とが噛合されることで、ウォームホイール44の回転がウォーム46によりロック(所謂セルフロック)されて、レバー14の回動がロックされている。このため、レバー14が高速で回動される場合でも、ウォームホイール44の回転のウォーム46によるロックを維持するのみでレバー14の回動をロックでき、レバー14の回動を適切に(例えば瞬時かつ確実に)ロックできる。さらに、レバー14の回動をロックする構成を簡単にでき、部品点数を低減できると共に、コストを低減できる。しかも、レバー14の回動位置に拘らずにレバー14の回動をロックでき、レバー14の全シフト位置においてレバー14の回動をロックできる。
また、レバー14に回動操作力が作用されることで、モータ56の駆動によりウォームホイール44の回転のロックが解除されて、レバー14が回動される。このため、レバー14への回動操作力の作用により、レバー14を回動させることができる。
さらに、駆動モータ32によりレバー14(ウォームホイール44)が駆動されることで、モータ56の駆動によりウォームホイール44の回転のロックが解除されて、レバー14が回動される。このため、駆動モータ32によるレバー14(ウォームホイール44)の駆動により、レバー14を回動させることができる。
また、モータ56の駆動によりレバー14の回動ロック(ウォームホイール44の回転ロック)が解除される場合に、モータ56が、レバー14の回動(ウォームホイール44の回転)に追従して、ウォーム46を回転させる。このため、レバー14の回動がウォーム46によって制限されることを抑制できる。しかも、レバー14に作用される回動力が大きくされる場合でも、モータ56がウォーム46を回転させることで、ウォーム46とウォームホイール44との間の摩擦力を小さくできて、ウォームホイール44を回転させることができ、レバー14の回動ロックを解除できる。
さらに、レバー14に回動力(回動操作力及び駆動モータ32による駆動力)が作用された場合に、ウォーム46の前後方向への移動が許容されて、ウォームホイール44の回転及びレバー14の回動が許容される。このため、検出装置16が、ウォームホイール44の回転及びレバー14の回動を検出して、レバー14への回動力の作用(ウォームホイール44への回転力の作用)を検出でき、これにより、モータ56の駆動によりウォームホイール44の回転のロックを解除できる。
なお、本実施形態では、検出装置16(検出機構)が、ウォームホイール44の回転及びレバー14の回動を検出して、ウォームホイール44への回転力の作用を検出する。しかしながら、検出機構が、ウォーム46の前後方向への移動、ウォームホイール44の回転及びレバー14の回動の少なくとも1つを検出して、ウォームホイール44への回転力の作用を検出すればよい。
また、本実施形態では、駆動モータ32によりレバー14(ウォームホイール44)が駆動されることで、モータ56の駆動によりウォームホイール44の回転のロックが解除されて、レバー14が回動される。しかしながら、駆動モータ32を設けずに、モータ56によりウォーム46が駆動されることで、モータ56の駆動によりウォームホイール44の回転のロックが解除されて、レバー14が回動されてもよい。この場合、モータ56の駆動によりレバー14が回動される間に、節度機構22において、節度ギア24の凹部24Aから節度ピン26を節度スプリング28の付勢力に抗して離脱させる機構が設けられてもよい。
さらに、本実施形態では、シフト装置10が所謂ステーショナリタイプにされて、節度機構22によりレバー14が各シフト位置側に向けて付勢される。しかしながら、シフト装置10が所謂モーメンタリタイプにされて、レバー14が「H」位置(ホーム位置)以外のシフト位置から「H」位置側に向けて付勢されてもよい。この場合、レバー14が「H」位置以外のシフト位置から「H」位置側に向けて付勢力により回動される際(ウォーム46の前後方向への移動の許容によるレバー14の回動を検出装置16が検出した際)に、制御装置18の制御により、モータ56が駆動されることで、ウォーム46が、回転されて、付勢力によるレバー14の回動(ウォームホイール44の回転)に追従される。
また、本実施形態では、レバー14(シフト体)が回動される。しかしながら、シフト体がスライド又は中心軸線周りに回転されてもよい。
さらに、本実施形態では、レバー14(シフト体)とウォームホイール44(回転ギア)とが一体にされる。しかしながら、シフト体と回転ギアとが別体にされてもよい。この場合、シフト体と回転ギアとが例えばギア機構により連絡されることで、シフト体が移動されて、回転ギアが回転される。
また、本実施形態では、シフト装置10がコンソールに設置される。しかしながら、シフト装置10がインストルメントパネル又はステアリングコラムに設置されてもよい。
10・・・シフト装置、14・・・レバー(シフト体)、44・・・ウォームホイール(回転ギア)、46・・・ウォーム(ロックギア)、56・・・モータ(解除機構)
Claims (5)
- 移動されてシフト位置が変更されるシフト体と、
前記シフト体が移動されて回転される回転ギアと、
前記回転ギアと噛合され、前記回転ギアの回転をロックして前記シフト体の移動がロックされるロックギアと、
前記回転ギアへの回転力の作用が検出された場合に前記回転ギアの回転のロックを解除して前記シフト体の移動のロックが解除される解除機構と、
を備えるシフト装置。 - 前記解除機構が前記回転ギアの回転のロックを解除する場合に前記解除機構が前記回転ギアの回転に追従して前記ロックギアを回転させる請求項1記載のシフト装置。
- 前記ロックギアの軸方向への移動が許容されて前記回転ギアの回転及び前記シフト体の移動が許容される請求項1又は請求項2記載のシフト装置。
- 前記シフト体に移動操作力が作用されることで前記解除機構が前記回転ギアの回転のロックを解除して前記シフト体が移動される請求項1~請求項3の何れか1項記載のシフト装置。
- 前記回転ギア又は前記ロックギアが駆動されることで前記解除機構が前記回転ギアの回転のロックを解除して前記シフト体が移動される請求項1~請求項4の何れか1項記載のシフト装置。
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