JP2023009635A - 車両用パーキング機構 - Google Patents

Abstract

【課題】シフト機構にパーキング機構の機能を兼備させて、部品の削減や軽量化を図る。【解決手段】シフトフォーク３３は、シフトスリーブ２５に中心軸線の方向で係合している先端部が、シフトスリーブ２５の半径方向に往復動しかつ所定の回転中心部を中心として回動するように保持され、回転中心部から半径方向で外側に延びかつガイド溝３２に嵌合しているアーム部３０がシフトフォーク３３に設けられ、ガイド溝３２の一部が、溝深さが他の部分とは異なる回動操作部４０となっており、溝底面に接触しているアーム部３０の先端部が回動操作部４０によってシフトフォーク３３が回動した場合にシフトスリーブ２５の半径方向で内側に移動する先端部に係合部３９が設けられ、係合部３９に係合してシフトスリーブの回転を止める被係合部３８がシフトスリーブ２５に設けられている。【選択図】図３

Description

本発明は、車両を停止状態に維持するためのパーキング機構に関するものである。

車両を停止状態に維持するためのパーキング機構（パーキングロック機構と称されることもある）は、一般的に、出力軸もしくは駆動輪に常時連結されている回転軸にパーキングギヤを取り付け、そのパーキングギヤに係合して回転を止めるロックポールを、パーキングギヤの外周側の所定位置を中心にして回動（揺動）するように設け、そのロックポールの先端部をカムによってパーキングギヤ側に押して、ロックポールをパーキングギヤに結合させるように構成されている。その一例が特許文献１に記載されており、特許文献１に記載された構成では、回転することによりシフトフォークを軸線方向に移動させて変速を行うシフトドラムの回転動作を上記のカムに伝達してカムを前後動作させている。これは、シフトバイワイヤシステムの低コスト化を図るための構成である。

シフトドラムの外周面には軸線方向に蛇行するガイド溝が形成されており、そのガイド溝にシフトフォークが係合しているので、シフトドラムが回転することによりシフトフォークが軸線方向に移動してギヤのシャフトに対する連結を行い、またその連結を解除している。そのような変速動作を自動化もしくはシフトバイワイヤ化するために、特許文献１に記載された構成では、モータによってシフトドラムを回転させるようになっており、これと同様の構成が特許文献２に記載されている。さらに特許文献３に記載された装置では、シフトドラムに連結されているピニオンにラックを噛み合わせ、そのラックを油圧アクチュエータによって前後動させて、シフトドラムを回転させるようになっている。

なお、上述したシフトドラムやシフトフォークなどを使用した変速機構は、上記の特許文献１ないし３に開示されているような互いに噛み合っているギヤ対を出力軸や入力軸に選択的に連結する変速機以外にも用いることができ、例えば特許文献４に記載されているように、遊星歯車機構における回転要素と他の回転部材との連結状態を切り替えて変速比を変更する駆動装置にも使用できる。この特許文献４に記載された駆動装置は、エンジンと二つのモータ（もしくはモータ・ジェネレータ）とを駆動力源として備えたハイブリッド駆動装置であって、エンジンと第１モータとが連結されている第１遊星歯車機構から出力されたトルクを第２遊星歯車機構によって増幅する低速段や、増幅しない高速段を設定するように構成されている。より具体的には第２遊星歯車機構における反力要素をエンジンに連結して高速段を設定した状態と、その反力要素と出力要素とを連結して第２遊星歯車機構の全体を一体化した低速段を設定する状態とに切り替えるようになっている。なお、第２モータは第２遊星歯車機構の出力要素に連結されている。

特開２０１３－２０９０２５号公報 特開２００５－２１４２１５号公報 特開平７－１２７６７０号公報 特開２０１７－７４３７号公報

車両における変速位置（シフトポジション）には、前進側の複数の変速段ならびに後進段に加えて、ニュートラルやパーキングが存在する。シフトドラムやシフトフォークを有するシフト機構では、シフトドラムを回転させてシフトフォークを前後動させれば、ギヤ対を出力軸もしくは入力軸に連結し、あるいはその連結を解除できるので、各変速段およびニュートラルをそれらの機構によって設定できる。しかしながら、そのシフト動作は、駆動力の伝達に関与するギヤもしくはギヤ対を選択するものであり、あるいは駆動力の伝達に関与しないようにするものであるから、シフトレバーなどのシフト装置にパーキングポジションが存在するとしても、シフトドラムやシフトフォークなどでは、車両を停止状態に維持するパーキング状態（パーキングロック状態）を設定することができない。すなわち、パーキング機構を別途、設ける必要がある。
また、特許文献１に記載された装置では、シフトドラムの回転動作をパーキング機構におけるカムに伝達してシフトドラムを介してパーキング状態を設定するように構成されている。しかしながら、これは、シフトバイワイヤシステムを成立させることを目的とした構成であって、既存のパーキング機構をシフトドラムに連結する必要があるので、構成部品が増えることになり、少なくとも構成の簡素化や小型軽量化の点では、改善の余地がある。

本発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであって、シフトドラムを利用してパーキング状態を設定することのできる車両用パーキング機構の小型軽量化を図ることを目的とするものである。

本発明は、上記の目的を達成するために、中心軸線を中心にして回転するシフトドラムの外周面に、前記中心軸線の方向に蛇行しているガイド溝が形成され、前記ガイド溝に係合しかつ前記シフトドラムが回転することに伴って前記ガイド溝に案内されて前記中心軸線の方向に前後動するシフトフォーク部材が設けられ、停車時に駆動輪にトルク伝達可能に連結されるシフトスリーブに前記シフトフォーク部材が相対回転可能に係合している車両用パーキング機構において、前記シフトフォーク部材は、前記シフトスリーブに前記中心軸線の方向で係合している先端部が、前記シフトスリーブの半径方向に往復動するように所定の回転中心部を中心として回動するように保持され、前記回転中心部から半径方向で外側に延びかつ前記ガイド溝に嵌合しているアーム部が前記シフトフォーク部材に設けられ、前記ガイド溝の一部に、溝深さが他の部分とは異なる回動操作部が設けられ、前記アーム部の先端部が前記回動操作部に従って前記シフトドラムの半径方向に移動することに伴って前記シフトフォーク部材が前記回転中心部を中心に回動した場合に前記シフトスリーブの半径方向で内側に移動する前記シフトフォーク部材の先端部に係合部が設けられ、前記係合部に係合して前記シフトスリーブの回転を止める被係合部がシフトスリーブに設けられていることを特徴としている。

本発明においては、シフトドラムを回転させると、ガイド溝がシフトドラムの中心軸線方向に蛇行しているので、そのガイド溝に係合しているシフトフォーク部材が、ガイド溝の形状に応じて、前記中心軸線方向に前後動する。そして、シフトフォーク部材によってシフトスリーブが中心軸線方向に移動させられ、シフト操作が行われる。そのガイド溝の一部は、溝底面までの深さが他の部分とは異なる回動操作部となっており、その回動操作部が、シフトフォーク部材におけるアーム部に到ると、アーム部のうちガイド溝の溝底面に接触している部分が、シフトドラムの半径方向に移動する。すなわち、シフトフォーク部材が前記中心軸線と平行な軸線を中心に回動し、その結果、シフトスリーブシフトフォークの先端部に設けられている係合部がシフトスリーブに対してその半径方向で内側に移動する。その係合部に、シフトスリーブに設けられている被係合部が係合することにより、シフトスリーブの回転が阻止される。そのシフトスリーブは、駆動輪に連結されているので、結局、駆動輪の回転が、シフトフォーク部材によって阻止され、パーキング状態となる。すなわち、シフトフォーク部材およびシフトスリーブが、パーキング機構を兼ねるから、車両をパーキング状態に維持するための機構の部品点数を削減し、パーキング機構の全体としての構成の小型化や軽量化を図ることができる。

本発明に係るパーキング機構を備えた伝動装置の一例の一部を模式的に示すスケルトン図である。 そのシフトドラム、シフトフォーク、シフトスリーブなどの構成の一例を模式的に示す図である。 カム溝の形状の一例を説明するための展開図である。 Ｌｏモード用のシフトフォークを回動させるための機構を説明するための模式図である。

つぎに本発明を実施した場合の具体例を説明する。なお、以下に説明する具体例は、本発明の一例に過ぎないのであって、本発明を限定するものではない。

図１は本発明の実施形態であるパーキング機構を備えた車両用伝動装置の一例を模式的に示すスケルトン図であり、この伝動装置は、例えば前掲の特許文献４に記載されているギヤトレーンを備え、エンジン（ＥＮＧ）１とモータ（ＭＧ。第１モータ）２とを駆動力源とし、エンジン１が出力した動力をモータ２側と出力側とに分割するように構成されたハイブリッド駆動装置の例である。エンジン１の動力をこのように分割する第１遊星歯車機構３のサンギヤ４にモータ２が連結され、エンジン１はキャリヤ５に入力軸６を介して連結されている。リングギヤ７は出力要素となっていて、変速部を構成している第２遊星歯車機構１０のキャリヤ１１に連結されている。第２遊星歯車機構１０のリングギヤ１２に出力ギヤ１３が一体に設けられている。この出力ギヤ１３は、伝動装置の出力軸１４からデファレンシャルギヤ１５を介して駆動輪１６にトルク伝達可能に連結されている。

さらに、第２遊星歯車機構１０におけるサンギヤ１７と入力軸６との間に第１クラッチ１８が設けられ、またそのサンギヤ１７とリングギヤ１２との間に第２クラッチ１９が設けられている。なお、特には図示していないが、出力ギヤ１３から出力軸１４までの動力伝達経路のいずれかの箇所に、出力ギヤ１３から出力されるトルクに、走行のための駆動トルクを付加する他のモータ（第２モータ）が連結されている。

図１に示す伝動装置では、第１クラッチ１８を係合させると、第２遊星歯車機構１０が増速機として機能し、Ｈｉモードが設定される。また、第２クラッチ１９を係合させると、第２遊星歯車機構１０の全体が一体となって回転するので、第２遊星歯車機構１０による増速作用が生じず、Ｌｏモードが設定される。なお、ＬｏモードとＨｉモードとでは、モータ２の回転数と出力軸１４の回転数との比率（変速比）が互いに異なる走行モードであり、Ｌｏモードでの変速比がＨｉモードの変速比より大きい。

第１クラッチ１８および第２クラッチ１９のそれぞれは、ドグクラッチによって構成されている。それらのドグクラッチは、スプライン歯を有するシフトスリーブを回転中心軸線方向（以下、軸線方向と記すことがある）に前後動させることにより、トルクを伝達する係合状態と、トルクの伝達を遮断する解放状態とに切り替える係合機構である。第１クラッチ１８について説明すると、入力軸６に一体化されているクラッチスリーブ２０と、第２遊星歯車機構１０のサンギヤ１７に一体化されているクラッチスリーブ２１とが、軸線方向に並びかつ互いに接近して配置されている。これらのクラッチスリーブ２０，２１の外周面にはスプライン歯が形成されており、そのスプライン歯に噛み合うスプライン歯が内周面に形成されたＨｉシフトスリーブ２２が、軸線方向に前後動するように配置されている。また、第２クラッチ１９について説明すると、第２遊星歯車機構１０のリングギヤ１２もしくは出力ギヤ１３に一体化されているクラッチスリーブ２３と、サンギヤ１７に一体化されている他のクラッチスリーブ２４とが、軸線方向に並びかつ互いに接近して配置されている。これらのクラッチスリーブ２３，２４の外周面にはスプライン歯が形成されており、そのスプライン歯に噛み合うスプライン歯が内周面に形成されたＬｏシフトスリーブ２５が、軸線方向に前後動するように配置されている。

上記の各シフトスリーブ２２，２５を軸線方向に移動させるための機構について説明すると、それらの機構は、原理的には、各シフトスリーブ２２，２５に軸線方向で係合しているシフトフォークを、シフトドラムに設けられている溝カムによって軸線方向に前後動させるように構成されている。図２はその機構を模式的に示しており、Ｈｉシフトスリーブ２２の外周面の全周に亘って溝２６が形成されている。この溝２６にシフトフォーク２７が軸線方向に一体となって移動するように係合している。このシフトフォーク２７は、ほぼ半円状をなしており、その外周部の所定箇所に円筒状のボス部２８が設けられている。そのボス部２８は、各シフトスリーブ２２，２５の中心軸線と平行に配置されている支持軸２９に軸線方向に摺動可能に嵌合している。また、そのボス部２８から半径方向で外側に延びているアーム部３０が設けられており、そのアーム部３０の先端部が、シフトドラム３１に形成されているカム溝（もしくはガイド溝）３２に挿入されている。

シフトドラム３１は、各シフトスリーブ２２，２５や支持軸２９の中心軸線と平行な軸線を中心に図示しないアクチュエータによって回転させられるように設けられた円筒状の部材であり、カム溝３２はそのシフトドラム３１の外周面に形成されている。カム溝３２は、Ｈｉシフトスリーブ２２を軸線方向に往復動させるためのものであり、シフトドラム３１の軸線方向に蛇行するように形成されている溝である。

Ｌｏシフトスリーブ２５を軸線方向に往復動させるシフトフォーク３３は、Ｈｉシフトスリーブ２２におけるシフトフォーク２７とほぼ同様の構成であって、Ｌｏシフトスリーブ２５の外周面の全周に亘って形成されている溝３４に軸線方向には一体でかつ相対回転可能に係合するほぼ半円状をなしており、その外周部の円筒状のボス部３５が設けられ、そのボス部３５を上記の支持軸２９に軸線方向に摺動可能でかつ支持軸２９の中心軸線を回転中心部として回転可能に嵌合させることにより、支持軸２９によって保持されている。さらにそのボス部３５には、シフトドラム３１に向けて延びているアーム部３６が一体に設けられている。そのアーム部３６の先端部は、シフトドラム３１に形成されている他のカム溝（もしくはガイド溝）３７に係合している。カム溝３７は、Ｌｏシフトスリーブ２５を軸線方向に往復動させるためのものであり、シフトドラム３１の軸線方向に蛇行するように形成されている溝である。

上記のカム溝３２，３７の展開図を図３に示してある。図３で「ＯＦＦ」はクラッチ１８，１９を解放させる位置、「ＯＮ」はクラッチ１８，１９を係合させる位置である。シフトドラム３１は、「ＥＶ」、「Ｈｉ」、「Ｌｏ」、「Ｐ」の四つの位置（シフトポジション）に回転させられるように構成されている。各シフトポジションはここに挙げた順に配列されており、「ＥＶ」ポジションでは各シフトフォーク２７，３３を引き戻して各クラッチ１８，１９が解放させられる。「Ｈｉ」ポジションではシフトフォーク２７を「ＯＮ」位置に押して第１のクラッチ１８が係合し、かつシフトフォーク３３を「ＯＦＦ」位置に引き戻して第２のクラッチ１９が解放させられる。すなわちＨｉモードが設定される。「Ｌｏ」ポジションではシフトフォーク２７を「ＯＦＦ」位置に引き戻して第１のクラッチ１８を解放させ、かつシフトフォーク３３を「ＯＮ」位置に押して第２のクラッチ１９が係合する。すなわち、Ｌｏモードが設定される。「Ｐ」ポジションでは各シフトフォーク２７，３３を「ＯＮ」位置に押して各クラッチ１８，１９が係合する。すなわち伝動装置における動力伝達経路の全体がロックされてパーキング状態になる。したがって、「Ｐ」ポジションは、車両が停止していること、エンジン１や各モータが停止していること、パーキング操作が行われたことなどの条件が成立した場合に設定することができるように構成されている。

「Ｐ」ポジションが選択された場合に車両を停止状態に維持するパーキング機構について説明する。パーキング機構は、駆動輪１６を固定して車両を停止状態に維持する機構であり、ここで説明している実施形態では、停車時に駆動輪１６に連結されているＬｏシフトスリーブ２５の回転を止める（固定する）ように構成されている。具体的には、図４に模式的に示すように、Ｌｏシフトスリーブ２５における溝３４の溝底には、本発明の実施形態における被係合部に相当する凹部３８が、円周方向に等間隔に複数形成されている。これに対して、その溝３４に軸線方向で係合しているシフトフォーク３３の先端部には、本発明の実施形態における係合部に相当するフック部３９が形成されており、シフトフォーク３３が前述した支持軸２９を中心に回動（もしくは揺動）した場合に、フック部３９が凹部３８に引っ掛かってＬｏシフトスリーブ２５の回転を阻止する（固定する）ように構成されている。

一方、そのシフトフォーク３３のアーム部３６の先端部が係合しているカム溝３７の溝深さが一部で浅くなっており、この部分が本発明の実施形態における回動操作部に相当するロック部４０となっている。このロック部４０は、アーム部３６の先端部が摺接する溝底面の一部を半径方向で外側に盛り上がらせた部分であり、したがってこのロック部４０がアーム部３６の先端部に対応する位置まで回転してくると、アーム部３６がシフトドラム３１の半径方向で外側に押され、その結果、シフトフォーク３３がそのボス部３５（支持軸２９）の中心軸線を中心に回動するようになっている。したがって、アーム部３６はその長手方向に押されることによりボス部３５を回転させるようにボス部３５に連結されている。そして、このロック部４０の位置は、図３の展開図では「Ｐ」ポジションに相当する位置である。したがって、パーキング操作された場合に、Ｌｏモード用のシフトフォーク３３が図４の時計方向に回動してそのフック部３９が、Ｌｏシフトスリーブ２５の凹部３８に係合してＬｏシフトスリーブ２５すなわち駆動輪１６を固定するように構成されている。

上述したパーキング機構を備えた車両において、図示しないシフトレバーあるいはパーキングスイッチなどを操作してパーキング状態を選択すると、シフトドラム３１が回転して、各シフトフォーク２７，３３を図４に示す「ＯＮ」の位置に移動させる。これらのシフトフォーク２７，３３によってそれぞれに対応しているシフトスリーブ２２，２５が係合側に移動し、各クラッチ１８，１９が係合状態に切り替わる。これと同時に、シフトドラム３１のＬｏモード用のカム溝３７に形成してあるロック部４０が、Ｌｏモード用のシフトフォーク３３の位置に回転してくるので、そのロック部４０によってシフトフォーク３３のアーム部３６が押される。それに伴ってシフトフォーク３３が図４の時計方向に回転するので、そのシフトフォーク３３の先端部に形成されているフック部３９がシフトスリーブ２５に形成されている凹部３８にはまり込んで係合する。こうしてシフトスリーブ２５の回転が阻止されるので、これに連結されている駆動輪１６が固定される。すなわち、パーキング状態となる。

このように、本発明に係る実施形態では、ＬｏモードやＨｉモードを設定し、あるいは変速比を切り替えるためのシフト機構が、車両を停止状態に維持するためのパーキング機構を兼ねることになる。そのため、本発明に係るパーキング機構によれば、パーキングのためのみに機能する従来のパーキングギヤやロックポールなどの機構あるいは部品を省略でき、それに伴って伝動機構あるいは駆動装置などの全体としての構成を簡素化し、また小型軽量化することができる。

なお、本発明は上述した具体例を適宜に改変した構成であってもよく、カム溝とシフトフォークその間に適宜の中間部材もしくは連結部材を設けてもよい。したがって、本発明におけるシフトフォーク部材は、シフトスリーブに係合して実質的なフォーク部材とそのフォーク部材とカム溝との間に設けた中間部材とを含む。また、駆動輪を固定するために回転を止める部材はＬｏモード用のシフトスリーブに限られないのであって、Ｈｉモード用のシフトスリーブであってもよく、要は、車両が停止している状態で駆動輪と連結されているシフトスリーブであればよい。

また一方、本発明における回動操作部は上述したロック部４０に限られず、要は、カム溝の深さが異なっている箇所でよく、シフトフォークをカム溝の溝底面に弾性的に押し付けるように構成されている場合には、回動操作部は、溝深さを他の部分より深くした箇所であってもよい。さらに、アーム部をロック部によってその長手方向に押してシフトフォークを回動させる構成に替えて、アーム部を梃子として機能させることにより、ボス部と共にシフトフォークを回動させる構成としてもよい。

１ エンジン
２ モータ
３，１０ 遊星歯車機構
４，１７ サンギヤ
５，１１ キャリヤ
６ 入力軸
７，１２ リングギヤ
１３ 出力ギヤ
１４ 出力軸
１６ 駆動輪
１８，１９ クラッチ
２０，２１，２３，２４ クラッチスリーブ
２２ Ｈｉシフトスリーブ
２５ Ｌｏシフトスリーブ
２６，３４ 溝
２７，３３ シフトフォーク
２８，３５ ボス部
２９ 支持軸
３０，３６ アーム部
３１ シフトドラム
３２，３７ カム溝
３８ 凹部
３９ フック部
４０ ロック部

Claims (1)

1. 中心軸線を中心にして回転するシフトドラムの外周面に、前記中心軸線の方向に蛇行しているガイド溝が形成され、前記ガイド溝に係合しかつ前記シフトドラムが回転することに伴って前記ガイド溝に案内されて前記中心軸線の方向に前後動するシフトフォーク部材が設けられ、停車時に駆動輪にトルク伝達可能に連結されるシフトスリーブに前記シフトフォーク部材が相対回転可能に係合している車両用パーキング機構において、
   前記シフトフォーク部材は、前記シフトスリーブに前記中心軸線の方向で係合している先端部が、前記シフトスリーブの半径方向に往復動するように所定の回転中心部を中心として回動するように保持され、
   前記回転中心部から半径方向で外側に延びかつ前記ガイド溝に嵌合しているアーム部が前記シフトフォーク部材に設けられ、
   前記ガイド溝の一部に、溝深さが他の部分とは異なる回動操作部が設けられ、
   前記アーム部の先端部が前記回動操作部に従って前記シフトドラムの半径方向に移動することに伴って前記シフトフォーク部材が前記回転中心部を中心に回動した場合に前記シフトスリーブの半径方向で内側に移動する前記シフトフォーク部材の先端部に係合部が設けられ、
   前記係合部に係合して前記シフトスリーブの回転を止める被係合部がシフトスリーブに設けられている
   ことを特徴とする車両用パーキング機構。

Images