JP3808524B2 - 車両用自動変速機のシフトロック装置 - Google Patents

車両用自動変速機のシフトロック装置 Download PDF

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、車両用自動変速機のシフト機構に装着されるキーインターロック付きシフトロック装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動変速機を備えた車両では、不用意な車両の急発進を防止するため、誤操作防止装置としてつぎの機能を有するキーインターロック付きシフトロック装置(以下、シフトロック装置という)を付設している。
1)シフトロック:発進時ブレーキを踏まないとP(パーキング)位置からシフト操作できない。
2)キーインターロック:シフトレバーをP位置に入れないとキー式イグニッションスイッチのキーが抜けない。また、P位置で駐車中は、シフトレバーを操作できない。
【0003】
このシフトロック装置として、従来より、キーインターロックおよびシフトロックを、ブレーキペダルの操作によりオン・オフするストップスイッチ、シフトレバーがP位置に設定されていることを検出するP位置スイッチ、イグニッションスイッチ、マイクロコンピュータ、電磁ソレノイド(電磁式アクチュエータ)、およびリレーからなる制御装置で行う電子制御式と、キーインターロックをロックアップケーブルで行い、シフトロックを電磁ソレノイドで制御するメカニカル式とが実用されている。
【0004】
上記電子制御式は、装着性が優れる半面、コンピュータが必要となるためコストが嵩む欠点がある。メカニカル式は、1つのシフト機構にロックアップケーブルの端末(キーインターロック)の連結構造と、電磁式アクチュエータ(シフトロック)の連結構造とを設ける必要であり、シフト機構の構造が複雑化するため、低コストに製造できるが組み付け工数が大となる欠点がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記メカニカル式シフトロック装置の欠点を改良するため、アメリカ合衆国特許第4887702号公報に、ロックアップケーブルの途中に電磁ソレノイドを介装したシフトロック装置が提案されている。しかるに、このシフトロック装置は、運転中に電磁ソレノイドに通電し続ける構成となっており、電磁ソレノイドが発熱して耐久性が低下する問題が発生する。また、駐車時には、電磁ソレノイドに通電していないため、シフトレバーがシフトできてしまう。このため、子供のいたずら、運転者の錯誤などでシフトレバーを動かしてしまうことがあると、事故につながる恐れがある。
【0006】
さらに、電磁ソレノイドの吸引力はストロークの二乗に反比例している。従来のシフトロック装置では、電磁ソレノイドのストロークとロック・リリースのストロークとは1:1であるため、少しのストロークの延長が大幅な電磁ソレノイドの必要吸引力(キャパシタ)の増大を招く。
【0007】
この発明の目的は、P位置からシフト操作する短時間のみ電磁式アクチュエータに通電し、倍力機構を介してシフトロックを解除できる構成により、電磁式アクチュエータの必要吸引力および発熱を最小限に抑えて耐久性を向上させ、かつ電源の消耗を低減できるとともに、駐車時にもシフトロックしているため、いたずらや錯誤による車両事故が確実に防止できる車両用自動変速機のシフトロック装置の提供にある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明では、キー式イグニッションスイッチ、シフトレバーがP位置に設定されていることを検出するP位置スイッチ、ブレーキペタルが踏まれていることを検出するストップスイッチ、および前記シフトレバーを前記P位置に固定するためのパーキングロック部材を備えた車両用自動変速機のシフトロック装置であって、前記キー式イグニッションスイッチと前記パーキングロック部材との間を連結して、前記キー式イグニッションスイッチの回動位置を前記パーキングロック部材に直結させるとともに、固定状態にあるとき該パーキングロック部材により前記シフトレバーを前記P位置に固定するためのロックアップケーブルと、該ロックアップケーブルの途中または端末に介装され、該ロックアップケーブルを固定するための係合子を備えたケーブル固定機構と、該ケーブル固定機構に付設され、吸着片、該吸着片の動作を拡大して前記係合子を作動させる倍力機構を有し、前記吸着片を吸引して前記係合子による前記ロックアップケーブルの固定を解除させる電磁式アクチュエータと、前記シフトレバーに装着され前記パーキングロック部材を前記キー式イグニッションスイッチ方向に付勢するリターンスプリングと、バネ力で前記ロックアップケーブルを前記パーキングロック部材方向に付勢させるバネと、前記電磁式アクチュエータを電源に電気接続するための電源回路とを備え、前記ケーブル固定機構は、前記ロックアップケーブルのアウタケーブルの途中または端末に介装された筒状ハウジングと、該筒状ハウジング内に移動可能に収容されるとともに前記ロックアップケーブルのインナケーブルの途中または端末に介装された被係合部を備えた固定子を有し、前記係合子は、一端に前記吸着片を連結しており、他端に前記固定子の前記被係合部に常時係合している係合部を有し、前記一端と前記他端との間は前記吸着片に形成された貫通部を支点として前記係合部を変位させる前記倍力機構を構成する天秤となっており、前記電源回路は、前記キー式イグニッションスイッチ、前記P位置スイッチ、および前記ストップスイッチの全てがオンのときのみ前記電磁式アクチュエータを前記電源に電気接続して前記ケーブル固定機構を解除して前記ロックアップケーブルの固定状態を解き、前記パーキングロック部材による前記シフトレバーの前記P位置への固定を解き、前記シフトレバーのシフトを可能にすることを特徴とする。
【0010】
請求項2に記載の車両用自動変速機のシフトロック装置は、前記ケーブル固定機構が前記ロックアップケーブルを固定した状態において、前記キー式イグニッションスイッチOFF位置からACC位置またはON位置への回動を許容する空振り機構を設けたことを特徴とする。
請求項3に記載の車両用自動変速機のシフトロック装置前記空振り機構は、前記インナケーブルの先端に連結されるとともに、前記キー式イグニッションスイッチの回動に連動してスライドするスライド部材内に設けられたことを特徴とする。
【0012】
【発明の作用・効果】
この発明では、イグニッションスイッチ、P位置スイッチ、およびストップスイッチの全てがオンのときのみ電磁ソレノイドに通電されてシフトロックが解除可能となる。このため電磁式アクチュエータへの通電時間は短時間であり、ジュール熱により電磁式アクチュエータが過熱・劣化することが防止できる。この結果、電磁式アクチュエータの耐久性が向上し、消費電力も少ないのでバッテリーなど電源の消耗が少ない。
【0013】
とくに、電磁式アクチュエータは、吸着片吸引時に倍力機構を介してケーブル固定機構の係合子を動作させている。このため、ストロークの二乗で吸引力が増大する電磁式アクチュエータの近接距離に吸着片を配設することにより、電磁式アクチュエータ自体を最小限に小型化できる利点がある。
また、ケーブル固定機構が係合子を備えた構造のため、ケーブル固定機構を装着性に優れた簡単な構成で形成できて信頼性および経済性に優れる。
【0014】
請求項2に記載の構成では、キー式イグニッションスイッチをケーブル固定機構と独立して回動できるため、アクセサリー(ACC)位置などに自由に投入することが可能であり、使用性を向上させることができる。
請求項3に記載の構成では、空振り機構を装着性に優れた簡単な構成で形成することが可能になる。
【0015】
【実施例】
つぎに図に示す実施例とともにこの発明を説明する。図1は車両用自動変速機のシフト機構の概略構成を示す。シフト機構100は、シフトレバー1、および該シフトレバー1を車体に取り付けるためのブラケット2を備える。シフトレバー1は、周知の如く、P(パーキング)位置、R(リバース)位置、N(ニュートラル)位置、D(ドライブ)位置、2(セカンド)位置、L(ロー)位置などの設定位置を有する。
【0016】
ブラケット2は、下板21が車体に締結されて立てられた板状体であり、上部がディテントプレート22、下板21にレバーブラケット23が設けられている。ディテントプレート22には、上縁にディテント機構の歯形25を有する円弧状打抜き26が形成されている。
ディテントプレート22の左側面(図1において表面)の前部(図示左部)に支点ピン27が突設され、該支点ピン27に回動自在に板状のパーキングロック部材(以下、ロック部材という)3が取り付けられている。
【0017】
シフトレバー1は、下端部がレバーブラケット23に回動自在に取り付けられたシャフト11と、該シャフト11の上端に取り付けられた握り12とを備える。握り12には、図2、図3に示す如く、押し込みボタン13が装着され、シャフト11内にはロッド14が配設されている。該ロッド14の下端には係止ピン15が設けられるとともに、リターンスプリングとしてのロッドスプリング10が配設されている。
係止ピン15はシャフト11に設けられた長手方向のスリット(図示せず)を通して前記ディテントプレートの打抜き26に差し込まれ、歯形25に係合して、シフト操作時の位置決めのためのディテント機構200を構成している。
【0018】
この発明のシフトロック装置4は、シフトレバー1をP位置に固定するための前記ロック部材3と、先端(図示左端)がキー式イグニッションスイッチ(以後、単にイグニッションスイッチという)5に連結され、後端が前記ロック部材3に連結されたロックアップケーブル6とを備える。ロックアップケーブル6には、エンジンの始動操作、および車両の発進操作のため、ロックアップケーブル6の固定と固定の解除とを行うシフトロック制御装置40が付設されている。
【0019】
ロック部材3は、幅狭の上部に、前記係止ピン15に係合する切り欠き31が後方に開口して水平的に設けられている。ロック部材3の上端32には、ロックアップケーブル6の後端に連結されたロック部材連結具60が係合されている。ロック部材3とディテントプレート22との間には、捩じりバネ33が介装されており、ロック部材3を反時計方向に回動するように付勢している。この構成により、ロック部材3は、ロックアップケーブル6が固定状態にあるとき反時計方向の回動を阻止されている。
【0020】
このシフト機構100は、ロックアップケーブル6が固定を解除(シフトロックが解除)されたとき、ロック部材3は時計方向への回動が可能となる。この状態で、ボタン13を押し込むとロッド14が下がり、ロック部材3は時計方向へ回動し、図3に示す如く、切り欠き31は打抜き26方向に指向する。このため、ディテント機構200において、係止ピン15が歯形25のP谷(図示左端の歯谷)から外れてシフトレバー1のP位置以外へのシフトが可能になる。
【0021】
すなわち、運転者が車両の発進のためシフトレバー1をP位置からN(ニュートラル)位置、R(リバース)位置、D(ドライブ)位置などP位置以外にシフトする際には、ロックアップケーブル6の固定(シフトロック)が解除されていること、および握り12のボタン13を押し込む操作がなされることとの両方が必要である。また、ロック部材3が図3の位置にあるとき、押し込みボタン13の押圧が開放されているとロッドスプリング(リターンスプリング)10の復帰力によりロック部材3を図示左回転させ、ロックアップケーブル6が先端側(イグニッションスイッチ5側)に押されて、図3の位置から図1の位置に復帰させる。
【0022】
キー式イグニッションスイッチ5は、周知の如く、OFF(オフ)位置、ACC(アクセサリー)位置、ON(オン)位置、およびSTART(スタート)位置を有する。イグニッションキー51(図1に示す)の回動をスライド部材52の前後方向の移動に変換する運動変換機構53を有する。
【0023】
図2の(イ)に示す如く、スライド部材52内には、シリンダ56と、該シリンダ56内に摺動自在に嵌め込まれ、インナケーブル62の先端が締結されたピストン57とで構成された空振り機構70が設けられている。空振り機構70は、ロックアップケーブル6が固定された状態において、前記イグニッションスイッチ5をOFF位置からACC位置またはON位置への回動を許容する。この構成では、運動変換機構53と一体に形成できるため、空振り機構70の製造、組付けが容易になる利点がある。
【0024】
シフトロック制御装置40は、ロックアップケーブル6の中間に介装された電磁式アクチュエータとしての電磁ソレノイド7、および所定の条件が満たされたとき電磁式アクチュエータとしての電磁ソレノイド7を電源Vccに接続する電源回路8(図1に示す)と、電源回路8により電磁ソレノイド7が通電されたときロックアップケーブル6を固定するケーブル固定機構9からなる。なお、電磁式アクチュエータとして、電磁ソレノイド7以外に電磁石を用いてもよい。
【0025】
ロックアップケーブル6は周知の構成を有し、パイプ状のアウタケーブル61内に、ワイヤからなるインナケーブル62を挿設した構造を有する。
この実施例では、アウタケーブル61は、イグニッションスイッチ5とケーブル固定機構9との間を連結する前側部と、ケーブル固定機構9とロック部材連結具60との間を連結する後側部とからなる。アウタケーブル61後端は、締結具67により車体へ締結されている。
【0026】
ケーブル固定機構9は、図4に示す如く、アウタケーブル61の途中に介装された筒状ハウジング91と、該筒状ハウジング91内に移動可能に収容されるとともに、インナケーブル62の途中に介装され、被係合部(中間段部)92を有する円柱状固定子93とを備える。該筒状ハウジング91内には、図4(イ)に示す如く、被係合部92に常時(電磁ソレノイド7への通電停止時)係合し、電磁ソレノイド7への通電時に係合を解除する係合子94と、該係合子94と筒状ハウジング91の内壁との間に介装されたヘアピン型バネ95からなる。
【0027】
係合子94は、図示左端部が後記する電磁ソレノイド7の吸着片76を貫通して係合された作用部96となっており、図示右端部は鉤状を呈し被係合部(中間段部)92に係合して固定子93を固定する係合部97(ロック・リリース部)となっている。係合子94の中間は、L字形を呈し、作用部96が図示左方に変位したとき図4(ロ)に示す如く、貫通部9Aを支点として2〜5倍の倍率で係合部97を図示下方に変位させる倍力機構90を形成している。
インナケーブル62は、固定子93の前後で2分されており、先端がスライド部材52に連結され、前記捩じりバネ33により前側に付勢され、後端がロック部材連結具60に連結されている。
【0028】
電磁ソレノイド7は、前記筒状ハウジング91と直列方向に一体形成された円筒状のハウジング71と、該ハウジング71内に嵌め込まれたボビン72と、該ボビン72に巻かれたコイル73と、該コイル73を内包する鉄製ケース74を備える。ケース74は、図示右端が開口75となっており、開口75に近接して前記係合子94の端部が貫通係合された前記吸着片76が配設されている。
【0029】
係合子94は、電磁ソレノイド7に通電され、吸着片76が鉄製ケース74に吸引されたとき、作用部96が吸着片76により図示左方に押圧され、貫通部9Aを支点として2〜5倍の倍率で係合部(ロック・リリース部)97を図示下方に変位させる。これにより、係合子94の係合部97は固定子93の被係合部92から外れ、インナケーブル62の固定を解除する。
【0030】
電磁ソレノイド7の吸引力Fは、図7に示す如く、吸着片76と鉄製ケース74との距離(ストローク;図4参照)Xに対し、F=μS2 (IN)2 /X2 となる。このでμは真空透磁率、Nはコイルの巻数、Iは電流値、Sは吸着片の断面積を示す。このため、倍力機構90を備え、ストロークXを極めて小さくできる本発明の電磁ソレノイドは、最小限に小型化できる。このため、通電による熱の発生および消費電力の低減が可能になる。
【0031】
S=1.33×10-4mm2 、μ=12.6×10-7、I=0.4Aとする。
〔従来品〕電磁ソレノイド7のストローク=ロック・リリース部のストロークであるから、X=2mmでF=0.5kgm の吸引力を発生させるためにはN=2400が必要となる。
〔本発明〕レバー比2:1の倍力機構90を使用すると、X=1mmでF=1.0kgm の吸引力となる。F=0.5kgm を発生させるためにはN=1670で済み、小型の電磁ソレノイドが採用できる。
すなわち、ストロークXが一定とすると、ロック・リリースのストロークアップは倍力機構90のレバー比(増幅率)の変更で対応するが、その場合の荷重低下はストロークの反比例分にとどまるため、従来のロックアップ装置に比べ電磁ソレノイドの出力は少なくて済む。
【0032】
電源回路8は、図1、図2および図5に示す如く、エンジンのイグニッションスイッチ5に装着され、キー51がOFF位置からACC位置またはON位置へ投入されたときオンするイグニッションスイッチ81、シフトレバー1がP位置に設定されていることを検出するシフト機構のP位置スイッチ82、ブレーキペダルのが踏まれたときオンするストップスイッチ83、リレー84、電磁ソレノイド7および電源VccであるバッテリーBATからなる。電磁ソレノイド7には、イグニッションスイッチ81のオン・オフ操作に伴う逆起電力により誤作動が発生することを防止するための、ダイオードDが並列接続されている。
【0033】
この電源回路8は、イグニッションスイッチ81、P位置スイッチ82、およびストップスイッチ83が全てオンしたとき、リレー84をオンさせ、コイル73を電源Vccに接続する閉回路を形成している。リレー84は、図5に示す如く、電磁ソレノイド7とアースとの間に介装されたスイッチング素子としてのトランジスタT、および該トランジスタTのベースに入力するオン信号を分圧する抵抗R1R2により構成されている。なお、リレー84は、ダーリントン接続された二のトランジスタを用いてもよい。
【0034】
つぎに、シフトロック装置4の作用を図6に示す模式図とともに説明する。
(a)は、エンジンが停止し、車両が駐車し、ブレーキを踏んだ状態にある。イグニッションスイッチ81がOFF、ストップスイッチ83がON、P位置スイッチ82がONの状態を示す。ロックアップケーブル6は、ソレノイドスプリングの付勢力により緊張状態にあり、ロック部材3は図2の位置に保持されているので、シフトレバー1はP位置に固定されている。
【0035】
(b)は、(a)の状態からイグニッションスイッチ5をACC位置に投入したときを示す。空振り機構70の作用で、イグニッションキー51の操作は可能であるが、シフトレバー1はP位置に固定されている。
(c)は、イグニッションスイッチ5をON位置に投入し、ブレーキを開放している状態を示す。空振り機構70の作用で、キー51の操作は可能であり、エンジンの始動はしているが、シフトレバー1はP位置に固定されているため、シフトレバー1のシフトはできない。
【0036】
(d)は、(c)の状態からブレーキを踏んだときを示す。イグニッションスイッチ81、ストップスイッチ83、P位置スイッチ82の全てがONしている。このとき電磁式アクチュエータ7は通電されて係合子94を吸引し、係合子94の係合部97はヘアピン型バネ95を圧縮して図示下方に移動する。これによりロックアップケーブル6の緊張は開放され、ロック部材3は回動可能となるため、握り12の押しボタン13を押し込む操作によりシフトレバー1をP位置からシフトすることが可能になる。
【0037】
(e)は、車両の発進のため、シフトレバー1をD位置などにシフトし、ブレーキペダルを開放した状態をしめす。このとき、電磁ソレノイド7への通電は停止されるが、ロック部材3は図2の位置に保たれるため、シフトレバー1のシフトが自在にできる。
【0038】
(f)は停車してエンジンを停止させた状態を示す。この状態でもロック部材3は、捩じりバネ33の作用で回転した位置に保たれるため、シフトレバー1のシフトが自在にできる。
(g)は、さらにシフトレバー1をP位置に戻した場合を示す。このとき、ロック部材3をロッドスプリング10の復帰力による付勢力でロック部材3は反時計方向に回動して図2の位置に復帰して、シフトレバー1をP位置に固定する。
【0039】
なお、上記実施例では、フロア式の自動変速機のシフト機構について説明したが、この発明のシフトロック装置は、ハンドルコラム式の自動変速機のシフト機構にも適用できる。
また、ケーブル固定機構および倍力機構は、インナケーブルに取り付けられた被係合部付き固定子と、電磁式アクチュエータへの通電停止時はスプリングなどのバネ力で該固定子を常時係止し、電磁式アクチュエータへの通電時はその吸引作用で微動する吸着片の動作により倍力機構を介して係合部付き係合子を係合解除作動させる種種の構造のものが採用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】自動変速機のシフト機構およびシフトロック装置の概略構成図である。
【図2】キーインターロック付きシフトロック装置の構成図である。
【図3】シフト機構の斜視図である。
【図4】ケーブル固定機構付き電磁ソレノイドの断面図である。
【図5】電源回路の回路図である。
【図6】シフトロック装置の作動状態を示す模式図である。
【図7】電磁ソレノイドの吸引力の特性を示すグラフである。
【符号の説明】
100 シフト機構
200 ディテント機構
1 シフトレバー
2 ブラケット
3 パーキングロック部材
4 シフトロック装置
キー式イグニッションスイッチ
6 ロックアップケーブル
7 電磁ソレノイド(電磁式アクチュエータ)
8 電源回路
9 ケーブル固定機構
10 ロッドスプリング(リターンスプリング)
33 捩じりバネ(バネ)
52 スライド部材
61 アウタケーブル
62 インナケーブル
70 空振り機構
71 ハウジング
76 吸着片
81 キー式イグニッションスイッチ
82 P位置スイッチ
83 ストップスイッチ
84 リレー
90 倍力機構
91 筒状ハウジング
92 被係合部
93 固定子
94 係合子
97 係合部
D ダイオード
T トランジスタ(スイッチング素子)

Claims (3)

  1. キー式イグニッションスイッチ、シフトレバーがP位置に設定されていることを検出するP位置スイッチ、ブレーキペタルが踏まれていることを検出するストップスイッチ、および前記シフトレバーを前記P位置に固定するためのパーキングロック部材を備えた車両用自動変速機のシフトロック装置であって、
    前記キー式イグニッションスイッチと前記パーキングロック部材との間を連結して、前記キー式イグニッションスイッチの回動位置を前記パーキングロック部材に直結させるとともに、固定状態にあるとき該パーキングロック部材により前記シフトレバーを前記P位置に固定するためのロックアップケーブルと、
    該ロックアップケーブルの途中または端末に介装され、該ロックアップケーブルを固定するための係合子を備えたケーブル固定機構と、
    該ケーブル固定機構に付設され、吸着片、該吸着片の動作を拡大して前記係合子を作動させる倍力機構を有し、前記吸着片を吸引して前記係合子による前記ロックアップケーブルの固定を解除させる電磁式アクチュエータと、
    前記シフトレバーに装着され前記パーキングロック部材を前記キー式イグニッションスイッチ方向に付勢するリターンスプリングと、
    バネ力で前記ロックアップケーブルを前記パーキングロック部材方向に付勢させるバネと、
    前記電磁式アクチュエータを電源に電気接続するための電源回路とを備え、
    前記ケーブル固定機構は、前記ロックアップケーブルのアウタケーブルの途中または端末に介装された筒状ハウジングと、該筒状ハウジング内に移動可能に収容されるとともに前記ロックアップケーブルのインナケーブルの途中または端末に介装された被係合部を備えた固定子を有し、前記係合子は、一端に前記吸着片を連結しており、他端に前記固定子の前記被係合部に常時係合している係合部を有し、前記一端と前記他端との間は前記吸着片に形成された貫通部を支点として前記係合部を変位させる前記倍力機構を構成する天秤となっており、
    前記電源回路は、前記キー式イグニッションスイッチ、前記P位置スイッチ、および前記ストップスイッチの全てがオンのときのみ前記電磁式アクチュエータを前記電源に電気接続して前記ケーブル固定機構を解除して前記ロックアップケーブルの固定状態を解き、前記パーキングロック部材による前記シフトレバーの前記P位置への固定を解き、前記シフトレバーのシフトを可能にすることを特徴とする車両用自動変速機のシフトロック装置。
  2. 請求項1において、前記ケーブル固定機構が前記ロックアップケーブルを固定した状態において、前記キー式イグニッションスイッチのOFF位置からACC位置またはON位置への回動を許容する空振り機構を設けたことを特徴とする車両用自動変速機のシフトロック装置。
  3. 請求項2において、前記空振り機構は、前記インナケーブルの先端に連結されるとともに、前記キー式イグニッションスイッチの回動に連動してスライドするスライド部材内に設けられたことを特徴とする車両用自動変速機のシフトロック装置。
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