JP2022518050A

JP2022518050A - 回転式シフターアセンブリ

Info

Publication number: JP2022518050A
Application number: JP2021542475A
Authority: JP
Inventors: ブランク，デヴィッド
Original assignee: カーアーグループアーゲー
Priority date: 2019-01-22
Filing date: 2020-01-22
Publication date: 2022-03-11
Also published as: WO2020152608A3; CN113423975B; EP3914839A2; US20220136572A1; CN113423975A; WO2020152608A2

Abstract

車両変速機のギアを切り替えるための回転式シフターアセンブリは、ハウジング内で回転可能に支持され、且つギアチェンジを示すために半径方向位置の間で移動可能なシャフトを含む。シフトノブが、ユーザによる作動のためにシャフトの第１の端部に結合される。複数の可撓性係止フィンガが第２の端部から延び、過負荷ホイールがフィンガの周りに配置される。フィンガは、ホイールと係合し、そのホイールをシャフトと結合させ、同時回転させる。係止機構が、ホイールと係合して、通常の動作中にホイール及びシャフトの同時回転を選択的に防止及び可能にする。フィンガは、ホイールに対して移動し、シャフトに加えられた力が最大トルクしきい値を上回ったときに、ホイールに対してシャフトの一時的な回転を可能にし、力がしきい値を下回ると、ホイールとの同時回転に自動的に戻る。

Description

関連出願への相互参照
本願は、２０１９年１月２２日に出願された米国仮特許出願第６２／７９５，０８１号の利益を主張するものであり、この文献はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。

本開示は、概して、回転式シフター（rotary shifter）アセンブリに関する。

当技術分野で知られている従来の自動車のパワートレインシステムは、変速機と回転連通するエンジンを含む。エンジンは回転トルクを生成し、このトルクは変速機に選択的に伝達され、次に、変速機は回転トルクを１つ又は複数のホイールに伝達して車両を駆動させる。変速機は、一連の所定のギアセットを介してエンジンによって生成された回転速度及びトルクを増大させ、これにより、ギアセットを切り替えることで、車両が特定のエンジン速度に対して異なる車速で走行することができる。こうして、変速機のギアセットは、性能及び効率を最適化するために、エンジンが特に望ましい回転速度で動作できるように構成される。

当技術分野で知られている多くの異なるタイプの自動車用変速機が存在する。そうして、ギアセットの切替えは、変速機のタイプに応じて、様々な方法で達成することができる。例えば、いわゆる「マニュアル」変速機システムは、典型的に、エンジンと変速機との間に配置され、それらエンジンと変速機との間の係合を調整するためのクラッチと、ギアセットを切り替えるためのシフター（shifter：シフトレバー）とを含む。クラッチ及びシフターは両方とも、マニュアル変速機に機械的に接続されており、運転者が作動させる。動作中に、運転者は、クラッチ及びシフターを操作して、フリーホイールの「ニュートラル」構成、「逆転（reverse：バック）」ギア、及び「第１」、「第２」、「第３」、「第４」等の１つ又は複数の前進ギアの間で変速機を動かすことができる。こうして、運転者は、ギアセットをいつ切り替えるかを決定し、シフター及びクラッチを「手動で」操作する。

他方、いわゆる「オートマチック」変速機システムは、実質的に運転者の入力がより少なくて済み、１つ又は複数のソレノイドを駆動して前進ギアセットの切替えをもたらす電子変速機コントローラを使用する。ソレノイドは、エンジンと変速機との間の係合を調整するためにも使用される。従来のオートマチック変速機システムでは、油圧トルクコンバータを使用して調整が達成される。しかしながら、モデム式（modem）変速機システムは、トルクコンバータを１つ又は複数の電子的及び／又は油圧作動式クラッチ（当技術分野では「デュアルクラッチ」オートマチック変速機と呼ばれることもある）に置き換えることができる。さらに、従来のマニュアル変速機を自動化することができ、それにより、電子アクチュエータを使用して、オペレータの相互作用に専ら依存することなく、ギアセットの間をシフトし、クラッチを調整する。調整がどのように行われるかに関係なく、オートマチック変速機システムは、変速機コントローラに依存して、前進ギアセットの間でいつ切替えを行うかを決定する。こうして、変速機コントローラは、エンジンと変速機との間の係合を「自動的に」調整し、前進ギアセットの間をシフトさせる。

オートマチック変速機システムによって前進ギアセットを切り替える際に提供される利便性にもかかわらず、「駐車」、「逆転」、「ニュートラル」、「ドライブ」、及び／又は「スポーツ／マニュアル」等の異なる車両動作モードから選択するために、運転者の相互作用が依然として必要である。そのため、オートマチック変速機システムは、変速機及び／又は変速機コントローラと通信（連通）するシフターアセンブリも含む。

歴史的に、オートマチック変速機と共に使用されるシフターアセンブリは、１つ又は複数のリンケージ及び／又はケーブルを介して変速機に機械的に接続されていた。しかしながら、オートマチック変速機システムを制御するために電子アクチュエータを利用する技術の傾向を考えると、モデム式（modem）シフターアセンブリは、機械的リンケージ及び／又はケーブルなしで変速機を電子的に制御するために「ドライブバイワイヤ（drive-by-wire）」として益々設計されている。変速機に接続される機械的なリンケージ及びケーブルを排除することにより、電子シフターアセンブリは、パッケージのサイズ、重量、向き、及び車両内の配置に関して大きな利点を提供する。さらに、電子シフターアセンブリは、機能及び特徴が強化された変速機システムを制御する機会を提供する。

オペレータのエラーのために、既知の電子シフターアセンブリを使用することに関していくつかの不利な点がある。そのような不利点の１つは、ユーザがギアシフターに極端なトルクを加えた場合に発生し、これは、例えば、シフターアセンブリの部品のうちの１つが動かなくなったり、又は正常に動作しなかったりした場合に発生する可能性がある。ユーザはシフターを使用してギアをシフトしようとし、所望のギアが達成されない場合にシフターを過剰回転させる。これにより、シフターアセンブリが動作しなくなったり、又はシフターアセンブリの１つ又は複数の部品が破損したりする可能性がある。ユーザ（例えば、車両の運転者）がシフターアセンブリを操作したり、又は車両を運転したりすることができないと、ユーザを危険にさらす可能性がある。

従って、既知の電子シフターアセンブリの１つ又は複数の欠陥に対処するために、改良した回転式シフターアセンブリが必要である。

本発明は、車両変速機のギアを切り替えるための回転式シフターアセンブリにおける関連技術の不利な点を克服する。回転式シフターアセンブリは、ハウジングと、ハウジング内で回転可能に支持されるシャフトとを含む。シャフトは、所望のギアチェンジを示すために、複数の半径方向位置の間で選択的に移動可能である。シャフトには、第１の端部及び第２の端部がある。回転式シフターアセンブリは、ユーザが所望のギアチェンジに作動させるために、シャフトの第１の端部に結合されるシフトノブをさらに含む。回転式シフターアセンブリは、シャフトの第２の端部から延びる複数の係止（locking）フィンガをさらに含む。回転式シフターアセンブリは、係止フィンガの周りに少なくとも部分的に配置された過負荷（overload）ホイールをさらに含む。係止フィンガは、ホイールと直接係合して、ホイールをシャフトと結合させて通常の動作モード中にユニットとして同時回転させ、所望のギアチェンジを行う。回転式シフターアセンブリは、過負荷ホイールと係合して、通常の動作モード中にホイール及びシャフトの同時回転を選択的に防止及び可能にする係止機構をさらに含む。係止フィンガは、可撓性であり、ホイールに対して動くことができ、シャフトに加えられた力が最大トルクしきい値を上回ったときに、ホイールに対してシャフトの一時的な回転を可能にする。

このようにして、本発明のシフターアセンブリは、オートマチック変速機システムに関連して改良した機能性及び使い易さを提供し、同時に、部品の破損及び故障の事例を低減する。

回転式シフターアセンブリを含む車両の内部の斜視図である。本発明の一実施形態によるハウジングの斜視図である。本発明の一実施形態による回転式シフターアセンブリの斜視図である。回転式シフターアセンブリの分解斜視図である。本開示の別の実施形態による回転式シフターアセンブリの分解図である。回転式シフターアセンブリの斜視図である。本開示の別の実施形態による回転式シフターアセンブリの斜視図である。係止機構及びセンサ・ギアを含む回転式シフターアセンブリの斜視図である。回転式シフターアセンブリの部分分解斜視図である。回転式シフターアセンブリの正面平面図である。係止機構及び複数のセンサ・ギアを含む回転式シフターアセンブリの斜視図である。第１の半径方向位置にある係止機構を含む回転式シフターアセンブリの端面図である。第２の半径方向位置にある回転式シフターアセンブリの端面図である。第３の半径方向位置にある回転式シフターアセンブリの端面図である。プリント回路基板上のセンサを含む回転式シフターアセンブリの斜視図である。本開示のさらに別の実施形態による回転式シフターアセンブリの一部の概略図である。

ここで、図面を参照すると、いくつかの図全体に亘って同様の数字が対応する部品を示しており、回転式シフターアセンブリ又はシフターユニットの実施形態が図全体に亘って示され、以下で詳細に説明する。

ここで、図１を参照すると、回転式シフターアセンブリ又はシフターユニットを含む車両の内部の斜視図が示される。シフトノブ１０が、車両の乗員室内に露出されており、車両の運転者が、回転式シフターアセンブリ１４の動きを作動させて所望のギアチェンジを行い、車両変速機システムを制御することができる。

ここで、図２を参照すると、本発明の一実施形態によるハウジングの斜視図が示される。ハウジング１２は、回転式シフターアセンブリ１４に結合されたシフトノブ１０を支持する。回転式シフターアセンブリ１４は、ハウジング１２内に部分的に含まれる。

回転式シフターアセンブリ１４は、オートマチック変速機システム等の車両変速機システムのギアを切り替えるために使用され得る。例えば、回転式シフターアセンブリ１４は、車両の運転者によって、車両を駐車するための駐車モード、車両を前方に動かすための駆動モード、車両を後方に動かすための逆転モード、及び変速機を係合解除するためのニュートラルモード等のいくつかの動作モードで変速機を操作するために使用され得る。あるいはまた、回転式シフターアセンブリ１４は、オートマチック変速機システムに限定されない他のタイプの変速機システムを操作するために使用され得る。

ここで、図３を参照すると、本発明の一実施形態による回転式シフターアセンブリ又はシフターユニットの斜視図が示される。回転式シフターアセンブリ１４は、ハウジング１２内で回転可能に支持された中央シャフト１６を含み、ハウジング１２は、前カバー１２ａ及び後カバー１２ｂを有する。中央シャフト１６は、所望のギアチェンジを示すために、複数の半径方向位置の間で選択的に移動可能である。回転式シフターアセンブリ１４は、中央シャフト１６に結合された過負荷ホイール１８とも呼ばれるラチェット式ホイールをさらに含む。中央シャフト１６及び過負荷ホイール１８は一緒になってシフターサブユニット２０を形成する。シフターサブユニット２０はハウジング１２内に完全に含まれ得る（図９～図１０を参照）。

中央シャフト１６は、長手方向軸線Ａを規定し、且つ第１の端部２４及び第２の端部２６を有する本体２２を有する。本体２２は、任意の適切な構成、長さ、及び／又はサイズを有し得る。図示の実施形態では、本体２２は円筒形の構成を有する。本体２２は、中空又は中実であり得る。好ましい実施形態では、本体２２は中空である。本体２２は、回転式シフターアセンブリ１４のシフトノブ１０を受容して支持するように適合される。典型的に、シフトノブ１０は、本体２２の第１の端部２４に取り付けられる。

ここで、図４を参照すると、回転式シフターアセンブリの分解斜視図が示される。中央シャフト１６は、第２の端部２６に近接して本体２２から外向きに延びるフランジ２８を有する。フランジ２８は、本体２２の周りにも少なくとも部分的に延びる。中央シャフト１６は、フランジ２８に隣接して本体２２から外向きに延びる複数の歯３０をさらに有する。歯３０は、本体２２の周りにも少なくとも部分的に延びる。

中央シャフト１６は、長手方向軸線Ａに沿って本体２２の第２の端部２６から延びる複数の可撓性係止フィンガ４０をさらに有する。係止フィンガ４０は、中央シャフト１６の連続的な延長ではなく、中央シャフト１６から分離されるが、中央シャフト１６に結合され得る。係止フィンガ４０は、過負荷ホイール１８に対して移動することができ、中央シャフト１６に加えられる力が最大トルクしきい値を上回ったときに、過負荷ホイール１８に対して中央シャフト１６の一時的な回転を可能にする（図１３～図１４を参照）。力が最大トルクしきい値を下回ると、中央シャフト１６は、ホイール１８との同時回転に自動的に戻る。こうして、動作中に、ユーザ（例えば、車両の運転者）は、回転式シフターの故障又は他の重大な状況の場合に、機械的係止を無効にすることができる。シフターサブユニット２０とエミッタ（emitter）を備えたシャフトとは機能し続け、車両はこのモードにある間も駆動され得る。力が最大トルクしきい値を下回ると、中央シャフト１６は、過負荷ホイール１８に対して同時回転するように自動的に戻る。

過負荷ホイール１８は、係止フィンガ４０の周りに少なくとも部分的に配置される。係止フィンガ４０は、過負荷ホイール１８と係合して、中央シャフト１６を過負荷ホイール１８に結合させて、シフターサブユニット２０を形成する。シフターアセンブリ１４の通常の動作中に、シフターサブユニット２０は、車両変速機システムの動作モードに対応する位置の間で回転する。シフターアセンブリ１４の変則的な動作中に、例えば、極端なトルクが中央シャフト１６に加えられたときに、係止フィンガ４０は、過負荷ホイール１８に対して移動して、中央シャフト１６を過負荷ホイール１８から一時的に切り離すように構成される。切り離されると、中央シャフト１６は、過負荷ホイール１８に対して長手方向軸線Ａの周りで回転可能になる。シフターアセンブリ１４の動作の更なる詳細は、図１３～図１４を参照して以下に説明する。

再び図４を参照すると、各係止フィンガ４０は、ステム４２と、ステム４２から延びるヘッド４４とを有する。ステム４２は、任意の適切な構成及び任意の適切な長さを有し得る。さらに、ステム４２は、平坦であってもよく、又は過負荷ホイール１８の内面４６の輪郭に追従するように湾曲していてもよい（図１２を参照）。ステム４２は、中央シャフト１６の中心に向けて内向きに屈曲して、過負荷ホイール１８からのフィンガ４０の一時的な係合解除を可能にし、シフターアセンブリ１４の変則的な動作中に過負荷ホイール１８に対する中央シャフト１６の回転運動を可能にするように構成される。各係止フィンガ４０のヘッド４４は、任意の適切な構成を有し得、中央シャフト１６の中心から離れる方向を向く係合面４８を規定する。係合面４８は、過負荷ホイール１８と係合して中央シャフト１６を過負荷ホイール１８に結合させて、シフターサブユニット２０を形成するように構成される。過負荷ホイール１８は、内面４６を規定するベース部分５０を有する。過負荷ホイール１８は、ベース部分５０から延び、且つ複数の半径方向に間隔を空けた戻止め５４を含む戻止めトラック５２をさらに有する。

ここで、図５～図６を参照すると、本開示の別の実施形態によるシフターサブユニットの分解図及び斜視図が示される。この代替の実施形態では、付勢部材８４は金属板ばねである。金属板ばねは、ベース８６と、ベース８６から延びる複数のリーフ（leaf）８８とを含む。各リーフ８８は、実質的に平坦な構成を有しており、係止フィンガ９０のそれぞれに対して位置付けされる。ベース８６は、リーフ８８と組み合わされ、複数の板ばね（係止フィンガ９０毎に１つの板ばね）を形成する。各板ばねは、係止フィンガ９０のそれぞれを、過負荷ホイール１８のヒューズ・トラック８０との係合に向けて外向きに付勢するように動作する。金属板ばねは、ベース８６から各リーフ８８の周りに延びて過負荷ホイール１８内で複数のリーフ８８を支持するケージ９２をさらに含む。

別の実施形態では、図７に示されるように、付勢部材８４は、金属板ばねである。金属板ばねは、ベース８６と、ベース８６から延びる複数のリーフ８８とを含む。各リーフ８８は、実質的に平坦な構成を有しており、且つ係止フィンガ９０のそれぞれに対して位置付けされる。ベース８６は、リーフ８８と組み合わされ、複数の板ばね（係止フィンガ９０毎に１つのばね）を形成する。各板ばねは、係止フィンガ９０のそれぞれを、過負荷ホイール１８のヒューズ・トラック８０との係合に向けて外向きに付勢するように動作する。

ここで、図８を参照すると、係止機構及びセンサ・ギアを含む回転式シフターアセンブリの斜視図が示される。係止機構は、プランジャを有するソレノイドであり得る（図１２～図１４の係止機構６４を参照）。フランジ２８は、本体２２から歯３０を超えた距離だけ延びて、棚３２を形成する。本体２２の歯３０は、棚３２に隣接して位置付けされたセンサ・ギア３６の歯３４と係合するように構成される。エミッタ３８ａが、中央シャフト１６の回転に応答して回転するために、任意の適切な構成で中央シャフト１６に回転可能に結合され得る。いくつかの実施形態では、エミッタ３８ａは、中央シャフト１６に直接結合され得る。図８に示されるように、センサ・ギア３６は、磁石３８ａとして示されるエミッタ３８ａを担持し、回転式シフターアセンブリは、センサ・ギア３６の周りに配置されたホール効果センサ等の少なくとも１つのセンサ３８ｂをさらに含む。センサ３８ｂは、センサ・ギア３６によって担持される磁石３８ａと相互作用して、中心シャフト１６の動き（例えば、相対回転位置）を検出する。センサ３８ｂは、中央シャフト１６の動きを検出すると、センサ３８ｂによって生成された信号に応答して、車両変速機システムを制御するように動作する車両の１つ又は複数のコントローラ３８ｃと電気的に通信している。

ここで、図９～図１０を参照すると、回転式シフターアセンブリの部分分解斜視図及び平面図が示される。回転式シフターアセンブリは、シフターサブユニット２０が、シフターアセンブリ１４の通常の動作中に、オペレータが選択した変速機システムの動作モードに対応する半径方向位置に移動したときに、戻止めトラック５２の戻止め５４のうちの１つと係合するように構成されたばね負荷式プランジャ５６を含む。例えば、プランジャ５６は、シフターサブユニット２０を変速機システムの駆動モードに対応する位置に移動させるときに、戻止め５４のうちの１つと係合し、シフターサブユニット２０を変速機システムの逆転モードに対応する位置等に移動させるときに、戻止め５４の別の１つと係合する。プランジャ５６は、オペレータによって中央シャフト１６に十分なトルクが加えられるまで、戻止め５４のうちの１つに留まり、プランジャ５６を１つの戻止め５４から別の戻止め５４に移動させる。これは、オペレータが（シフトノブ１０を移動又は回転させることによって）中央シャフト１６を動かして、変速機システムの動作モードを変更するときに起こる。

ここで、図１１を参照すると、係止機構及び複数のセンサ・ギアを含む回転式シフターアセンブリの斜視図が示される。係止機構は、プランジャを有するソレノイドであり得る（図１２～図１４を参照）。フランジ２８は、本体２２から歯３０を超えた距離だけ延びて、棚３２を形成する。本体２２の歯３０は、棚３２に隣接して位置付けされた少なくとも１つのセンサ・ギア３６の歯３４と係合するように構成される。エミッタ３８ａが、中央シャフト１６に回転可能に結合されて、中央シャフト１６の回転に応答して回転する。図１１に示されるように、センサ・ギア３６は、磁石３８ａとして示されるエミッタ３８ａを担持し、回転式シフターアセンブリは、センサ・ギア３６の周りに配置されたホール効果センサ又は光センサ等の少なくとも１つのセンサ３８ｂをさらに含む。センサ３８ｂは、センサ・ギア３６によって担持される磁石３８ａと相互作用して、中心シャフト１６の動き（例えば、相対回転位置）を検出する。図３８ａは、中央シャフト１６の動きを検出すると、センサ３８ｂによって生成された信号に応答して、車両変速機システムを制御するように動作する車両の１つ又は複数のコントローラ３８ｃと電気的に通信している。

図８及び図１１に示されるもの等のいくつかの実施形態では、センサ３８ｂは、変速機が通常の動作モードにない（例えば、中央シャフト１６及び過負荷ホイール１８がユニットとして回転していない無効機能又はモードが発生した）ことも検出し得る。センサ３８ｂは、この情報を格納及び／又は第三者に送信することができ、オプションで、ユーザに送信すべきメッセージをトリガーすることができる（例えば、ユーザに車両サービスステーションに連絡するか、又は他の適切な行動をとるように指示する）。

ここで、図１２を参照すると、第１の半径方向位置にある回転式シフターアセンブリを示す係止機構を含む端面図が示される。過負荷ホイール１８は、ベース部分５０から外向きに延びる係止フランジ５８を有する。特定の実施形態では、係止フランジ５８は、複数のタブ６０を有しており、且つ隣接するタブ６０の各ペアの間にノッチ６２を規定する。回転式シフターアセンブリは、過負荷ホイール１８と係合する係止機構６４をさらに含み、通常の動作モード中に過負荷ホイール１８及び中央シャフト１６の同時回転を選択的に防止及び可能にする。係止機構６４は、可動部品（例えば、プランジャを備えたソレノイド）、固定部品（例えば、タブ）、又は可動部品及び固定部品の組合せを含む任意の適切な構成を含むことができる。図１２に示される実施形態では、係止機構６４は、プランジャ６６が（ノッチ６２のうちの１つに受容され、タブ６０のうちの１つと係合することにより）係止フランジ５８と係合して駐車等の特定の動作条件又はモードでの過負荷ホイール１８の回転を防止するロック位置と、プランジャ６６が係止フランジ５８と係合解除して過負荷ホイール１８の回転を可能にするロック解除位置との間で移動可能なプランジャ６６を有するソレノイドである。プランジャ６６は、動作条件又はモードの適切な切替えの間にロック解除位置に移動する。

図１２に最もよく示されるように、一実施形態では、タブ６０のそれぞれは、ストップ６８のペアを規定し、プランジャ６６は、プランジャ６６が（プランジャ６６の中央部分７２を中心に回転する等）ロック位置に移動するときに、ノッチ６２のうちの１つ内に部分的に受容され、ストップ６８のうちの１つと係合する端部７０を含む。さらに、プランジャ６６は、過負荷ホイール１８がある方向に回転するのを防止するように構成される。プランジャ６６は、過負荷ホイール１８が反対方向に回転するのを可能にするようにも構成され得る。例えば、図１２に示されるように、プランジャ６６の構成によって、プランジャ６６の端部７０をストップ６８のうちの１つと係合させて、過負荷ホイール１８が反時計回り方向に回転するのを防止するのを可能にする。プランジャ６６の構成によって、過負荷ホイール１８が時計回り方向に回転するのも可能にし得る。

再び図１２を参照すると、過負荷ホイール１８は、複数の係止凹部８２を有するヒューズ・トラック（fuse track）８０をさらに含む。図示の実施形態では、ヒューズ・トラック８０は、ベース部分５０の内面４６に隣接するか、その周りに配置され、戻止めトラック５２の反対側にある。あるいはまた、ヒューズ・トラック８０は、戻止めトラック５２からオフセットされ得る。例えば、ヒューズ・トラック８０は、過負荷ホイール１８のベース部分５０から間隔を空けられ得、戻止めトラック５２は、ヒューズ・トラック８０とベース部分５０との間に配置され得る。ヒューズ・トラック８０及び戻止めトラック５２の他の配置も企図される。

中央シャフト１６の係止フィンガ４０は、係止凹部８２と係合して、中央シャフト１６を過負荷ホイール１８に結合させてシフターサブユニット２０を形成するように構成される。例えば、いくつかの実施形態では、中央シャフト１６の各係止フィンガ４０の係合面４８は、ヒューズ・トラック８０の複数の係止凹部８２のそれぞれに面して係合し、中央シャフト１６を過負荷ホイール１８に結合させる。好ましい実施形態では、係止フィンガ４０のヘッド４４のみが、係止凹部８２と係合する。

回転式シフターアセンブリは、過負荷ホイール１８内に配置され、且つ中央シャフト１６のフィンガ４０に隣接して位置付けされた又はこれに当接する付勢部材８４をさらに含む。付勢部材８４は、過負荷ホイール１８のヒューズ・トラック８０との係合に向けてフィンガ４０を外向きに継続的に付勢するように構成される。図１２～図１４に示される実施形態では、付勢部材８４は、各フィンガ４０のヘッド４４に近接する係止フィンガ４０に隣接して位置付けされる円形ばねである。係止フィンガ４０は、溝を規定することができ、円形ばねは、溝内に着座又は位置付けすることができる。

再び図１２を参照すると、シフターアセンブリ１４の通常の動作中に、車両オペレータがシフトノブ１０を作動して車両変速機システムの動作モードを変更するときに、中央シャフト１６及び過負荷ホイール１８は一緒になってユニット（すなわち、シフターサブユニット２０）として移動する。

ここで、図１３を参照すると、第２の半径方向位置にある回転式シフターアセンブリを示す端面図が示される。シフターアセンブリ１４の変則的な動作は、最大トルクしきい値を超える極端なトルクが中央シャフト１６に加えられたときに発生し得、その極端なトルクは、回転式シフターアセンブリが、係止機構６４の故障中等でスタックした（動けない）場合に、車両のオペレータによって加えられ得る。極端なトルクが加えられると、中央シャフト１６は、過負荷ホイール１８から切り離され、過負荷ホイール１８とは独立して動くことができる。例えば、極端なトルクが加えられると、中央シャフト１６が回転し、係止フィンガ４０のそれぞれのステム４２を、付勢部材８４の付勢力に逆らって内向きに屈曲させる。係合面４８は、ヒューズ・トラック８０の係止凹部８２の輪郭に沿って乗り、係止凹部８２との係合から外れる。過負荷ホイール１８に対する中央シャフト１６の独立した動きによって、過負荷ホイール１８が変速機システムの次の現在の（then-current：現在の次の）動作モードに対応する位置に留まっている間に、中央シャフト１６は、加えられたトルクに応答して回転する。このようにして、シフターアセンブリ１４の変則的な動作が発生した場合でも、車両は依然として動作可能である。さらに、センサ・ギア３６によって担持されるセンサ３８ｂは、中央シャフト１６の位置を検出し、シフターアセンブリ１４の変則的な動作が発生した後に、シフターアセンブリ１４の継続的な使用を可能にする。

ここで、図１４を参照すると、第３の半径方向位置にある回転式シフターアセンブリの端面図が示される。力が再び最大トルクしきい値を下回ると、中央シャフト１６は、過負荷ホイール１８に対して同時に回転するように自動的に戻る。

ここで、図１５を参照すると、プリント回路基板上のセンサを含む回転式シフターアセンブリの斜視図が示される。エミッタ３８ｂが、光センサ１００によって読み取られるように任意の適切な構成で配置され得る。限定ではなく例として、エミッタ３８ｂは、別個の色を含むか、又は他の別個のマーキングを有し得る。図１５では、エミッタ３８ｂは、歯３０として配置される。光センサ１００はプリント回路基板１０２に結合され得、プリント回路基板１０２はハウジング１２に結合され得る（図９～図１０を参照）。光センサ１００は、中央シャフト１６の動きを検出すると、光センサ１００によって生成された信号に応答して、車両変速機システムを制御するように動作する車両の１つ又は複数のコントローラ（例えば、図８、図１１に示されるコントローラ３８ｃ）と電気的に通信し得る。

ここで、図１６を参照すると、本開示の別の実施形態による回転式シフターアセンブリの一部の斜視図が示される。この代替の実施形態では、シフターサブユニット２００は、ハウジング２０２内に配置されるか、又はハウジング２０２によって支持される。ハウジング２０２は、ギアシフトパターン（例えば、Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄ）の端部であり得る第１の突起部２０６及び第２の突起部２０８を有する固定又は静的係止機構２０４としても機能する。過負荷ホイール２１０は、ストップ２１０を規定する単一のタブ２１２を規定し、ストップ２１０のうちの１つは、第１の突起部２０６と係合して、回転式シフターアセンブリの反時計回り方向への回転を制限するように構成される。他方のストップ２１４は、第２の突起部２０８と係合して、回転式シフターアセンブリの時計回り方向への回転を制限するように構成される。代替の実施形態では、過負荷ホイール２１０は、突起部２０６、２０８を有する固定又は静的係止機構２０４として機能する。この実施形態では、ハウジング２０２は、過負荷ホイール２１０の突起部２０６、２０８に係合して回転式シフターアセンブリの回転を制限するように構成されたタブ２１２及びストップ２１０を規定し得る。

本開示の様々な実施形態の特定の特徴は、いくつかの図面に示され、他の図面には示されない場合があるが、これは便宜上のものにすぎない。本開示の原理によれば、図面又は他の実施形態の任意の特徴は、他の任意の図面又は実施形態の任意の特徴と組み合わせて参照及び／又は請求され得る。

この文書による説明は、例を使用して、本開示の実施形態を説明し、また、任意の装置又はシステムを作製及び使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含む実施形態を当業者が実施できるようにする。本開示の特許性のある範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者に想起される他の例を含み得る。そのような他の例は、それらの例が特許請求の範囲に文字通り記載された言語と異ならない構造要素を有する場合、又はそれらの例が特許請求の範囲に文字通り記載された言語と実質的に異ならない同等の構造要素を含む場合に、特許請求の範囲内にあることを意図している。

Claims

車両変速機のギアを切り替えるための回転式シフターアセンブリであって、該回転式シフターアセンブリは、
ハウジングと、
該ハウジング内で回転可能に支持され、所望のギアチェンジを示すために複数の半径方向位置の間で選択的に移動可能なシャフトであって、第１の端部及び第２の端部を有するシャフトと、
ユーザが所望のギアチェンジに作動させるために、前記該シャフトの前記第１の端部に結合されるシフトノブと、
前記シャフトの前記第２の端部から延びる複数の係止フィンガと、
該係止フィンガの周りに少なくとも部分的に配置された過負荷ホイールであって、前記係止フィンガは、前記ホイールと直接係合して、該ホイールを前記シャフトと結合させて通常の動作モード中にユニットとして同時回転させ、前記所望のギアチェンジを行う、過負荷ホイールと、
前記過負荷ホイールと係合して、前記通常の動作モード中に前記ホイール及び前記シャフトの前記同時回転を選択的に防止及び可能にする係止機構と、を含み、
前記係止フィンガは、可撓性であり、前記ホイールに対して移動可能であり、前記シャフトに加えられた力が最大トルクしきい値を上回ったときに、前記ホイールに対して前記シャフトの一時的な回転を可能にし、前記力が前記最大トルクしきい値を下回ると、前記同時回転に自動的に戻る、
回転式シフターアセンブリ。
前記シャフトの回転に応答して回転するように前記シャフトに回転可能に結合されたエミッタをさらに含む、請求項１に記載の回転式シフターアセンブリ。
前記エミッタの前記回転を検出するために、該エミッタと通信する少なくとも１つのセンサをさらに含む、請求項２に記載の回転式シフターアセンブリ。
前記シャフトは複数の歯を規定し、前記シャフトの前記複数の歯と係合する複数の歯を有する少なくとも１つのセンサ・ギアをさらに含む、請求項１に記載の回転式シフターアセンブリ。
前記センサ・ギアに取り付けられたエミッタをさらに含む、請求項４に記載の回転式シフターアセンブリ。
前記少なくとも１つのセンサ・ギアは、第１のセンサ・ギアであり、前記シャフトの前記複数の歯と係合する複数の歯を有する第２のセンサ・ギアと、該第２のセンサ・ギアに取り付けられた第２のエミッタとをさらに含み、前記第２のセンサ・ギアは、前記第１のセンサ・ギアから間隔を空けて配置される、請求項５に記載の回転式シフターアセンブリ。
前記エミッタは磁石を含み、前記少なくとも１つのセンサはホール効果センサを含む、請求項３に記載の回転式シフターアセンブリ。
前記エミッタは、前記シャフトと同時回転するように前記シャフトに取り付けられる、請求項３に記載の回転式シフターアセンブリ。
前記センサは光センサである、請求項８に記載の回転式シフターアセンブリ。
前記過負荷ホイールは、複数の係止凹部を有するヒューズ・トラックをさらに含み、前記係止フィンガは、前記ヒューズ・トラックの前記凹部と係合する、請求項１に記載の回転式シフターアセンブリ。
前記過負荷ホイールは、半径方向に間隔を空けた戻止めを有する戻止めトラックをさらに含み、各戻止めがシフターのそれぞれの半径方向位置を表す、請求項１に記載の回転式シフターアセンブリ。
前記シフターの選択した半径方向位置を規定するために、前記半径方向に間隔を空けた戻止めのうちの１つと係合する戻止めプランジャをさらに含む、請求項１１に記載の回転式シフターアセンブリ。
前記過負荷ホイールは、内面及び外面を規定するベース部分を有しており、前記ヒューズ・トラックは前記内面の周りに配置され、前記過負荷ホイールは、前記外面の周りに配置された半径方向に間隔を空けた戻止めを有する戻止めトラックをさらに含み、前記ヒューズ・トラックは、前記過負荷ホイール上の前記戻止めトラックの反対側に配置される、請求項１０に記載の回転式シフターアセンブリ。
前記複数の係止フィンガのそれぞれが、前記シャフトの中心に向けて内側に向いた可撓性のステムと、前記ステムから延びるヘッドとを含み、前記ヘッドは、前記シャフトの前記中心から離れる方向を向く係合面を有する、請求項１に記載の回転式シフターアセンブリ。
前記過負荷ホイール内に配置され、且つ前記複数の係止フィンガに隣接して位置付けされて、前記係止フィンガを連続的に付勢する付勢部材をさらに含む、請求項１に記載の回転式シフターアセンブリ。
前記過負荷ホイールはヒューズ・トラックをさらに含み、前記付勢部材は、前記複数の係止フィンガを外側に付勢して前記ヒューズ・トラックと係合させる、請求項１５に記載の回転式シフターアセンブリ。
前記付勢部材は、円形ばね及び金属板ばねのうちの１つを含む、請求項１５に記載の回転式シフターアセンブリ。
前記金属板ばねは、ベースと、該ベースから延びる複数のリーフとを含む、請求項１７に記載の回転式シフターアセンブリ。
前記複数のリーフのそれぞれが、前記複数の係止フィンガのそれぞれに対して位置付けされ、前記複数のリーフのそれぞれが、前記複数の係止フィンガのうちの１つに対応する、請求項１８に記載の回転式シフターアセンブリ。
前記金属板ばねが、前記ベースから前記リーフのそれぞれの周りに延びて、前記過負荷ホイール内の前記複数のリーフを支持するケージを含む、請求項１８に記載の回転式シフターアセンブリ。
前記係止機構は、プランジャを有するソレノイドを含む、請求項１に記載の回転式シフターアセンブリ。
前記過負荷ホイールは係止フランジをさらに含み、前記プランジャは、前記過負荷ホイールの前記係止フランジと係合して前記過負荷ホイールが少なくとも一方向に回転するのを防止するロック位置と、前記係止フランジと係合解除して前記過負荷ホイールが少なくとも一方向に回転するのを可能にするロック解除位置との間を移動する、請求項２１に記載の回転式シフターアセンブリ。
ハウジング、シャフト、該シャフトの一端に取り付けられたシフトノブ、前記シャフトの別端に取り付けられた複数の係止フィンガ、該係止フィンガの周りに少なくとも部分的に配置された過負荷ホイール、及び係止機構を有する回転式シフターアセンブリを操作する方法であって、前記係止フィンガは前記ホイールに直接係合し、当該方法は、
車両変速機のギアを切り替えるための所望のギアチェンジを示すために、複数の半径方向位置の間で前記シャフトを回転させるステップと、
所望のギアチェンジを行うための通常の動作モード中に、前記係止フィンガの前記直接係合によって前記シャフトを回転させるステップ中に、前記過負荷ホイールを前記シャフトと共にユニットとして同時に回転させるステップと、
前記係止機構を前記過負荷ホイールと選択的に係合させて、前記通常の動作モード中に前記ホイール及び前記シャフトの同時回転を選択的に防止及び可能にするステップと、
前記ホイールに対して前記係止フィンガを移動させて、前記シャフトに加えられた力が最大トルクしきい値を上回ったときに、前記ホイールに対して前記シャフトの一時的な回転を可能にし、前記力が前記最大トルクしきい値を下回ると、前記同時回転に自動的に戻るステップと、を含む、
回転式シフターアセンブリを操作する方法。
エミッタがさらに含まれ、前記シャフトの回転中に前記エミッタを回転させるステップをさらに含む、請求項２３に記載の回転式シフターアセンブリを操作する方法。
前記過負荷ホイールは、複数の係止凹部を有するヒューズ・トラックをさらに含み、前記ホイールに対して前記係止フィンガを移動させるステップは、前記係止フィンガを前記係止凹部の外に一時的に移動させるステップとしてさらに規定される、請求項２３に記載の回転式シフターアセンブリを操作する方法。
前記係止フィンガを前記ヒューズ・トラック内に連続的に付勢するステップをさらに含む、請求項２５に記載の回転式シフターアセンブリを操作する方法。
車両の車両変速機のギアを切り替えるためのシステムであって、当該システムは、
支持体と、
該支持体に取り付けられたハウジングと、
前記ハウジング内で回転可能に支持され、且つ所望のギアチェンジを示すために複数の半径方向位置の間で選択的に移動可能なシャフトであって、第１の端部及び第２の端部を有するシャフトと、
前記シャフトの前記第１の端部に結合され、ユーザが所望のギアチェンジに作動させるためのシフトノブと、
前記シャフトの前記第２の端部から延びる複数の係止フィンガと、
前記係止フィンガの周りに少なくとも部分的に配置された過負荷ホイールであって、前記係止フィンガは、前記ホイールと直接係合して、通常の動作モード中に前記ホイールを前記シャフトと結合させてユニットとして同時回転させ、所望のギアチェンジを行う、過負荷ホイールと、
前記過負荷ホイールと係合して、前記通常の動作モード中に前記ホイール及び前記シャフトの前記同時回転を選択的に防止及び可能にする係止機構と、を含み、
前記係止フィンガは、可撓性であり、前記ホイールに対して移動可能であり、前記シャフトに加えられた力が最大トルクしきい値を上回ったときに、前記ホイールに対して前記シャフトの一時的な回転を可能にし、前記力が前記最大トルクしきい値を下回ると、前記同時回転に自動的に戻る、
システム。