JP4840092B2 - Shift-by-wire range switching device - Google Patents

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    • F16H61/26—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms
    • F16H61/28—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms with at least one movement of the final actuating mechanism being caused by a non-mechanical force, e.g. power-assisted
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Description

本発明は、運転者が選択したレンジに応じてアームを電気モータで揺動させ、該アームの揺動運動に基づいて自動変速機のレンジを切り換える、いわゆるシフトバイワイヤ式レンジ切換え装置に関するものである。   The present invention relates to a so-called shift-by-wire range switching device that swings an arm with an electric motor in accordance with a range selected by a driver and switches the range of an automatic transmission based on the swing motion of the arm. .

出力軸がケース内に突出するようにケースの外側に固定されたモータと、該モータの出力軸にケース内で嵌着された小歯車と、前記ケースに両端を回転可能に軸承され前記小歯車と噛合する大歯車が前端部に嵌着されたボールねじ軸と、該ボールねじ軸に螺合し軸線方向移動を許容されて回転を規制されたナットと、前記ケースに揺動可能に支承され先端に形成された二股部が前記ナットの外周に刻設された環状溝に係入するアームと、該アームの揺動運動に応じてスプールが軸方向に移動されてバルブボディ内の油路を切り換えてレンジ切換えを行うマニュアルバルブと、を備えたシフトバイワイヤ式レンジ切換え装置が特許文献１に記載されている。
特開２００５−２０７５７０号公報（段落〔０１８７〕乃至〔０１９１、図９） A motor fixed to the outside of the case so that the output shaft protrudes into the case, a small gear fitted inside the case to the output shaft of the motor, and the small gear rotatably supported on both ends of the case A ball screw shaft with a large gear meshing with the front end, a nut screwed into the ball screw shaft and allowed to move in the axial direction and restricted in rotation, and swingably supported by the case. A bifurcated portion formed at the tip engages with an annular groove formed on the outer periphery of the nut, and the spool is moved in the axial direction in accordance with the swinging motion of the arm so that the oil passage in the valve body is routed. A shift-by-wire range switching device including a manual valve that performs range switching by switching is described in Patent Document 1.
Japanese Patent Laying-Open No. 2005-207570 (paragraphs [0187] to [0191, FIG. 9)

特許文献１に記載のものでは、 アームの揺動運動に伴ってボールねじ軸がその軸方向に対して動かないようにするために、ボールねじ軸の両端を２つの軸受保持体で軸承することでボールねじ軸を位置決めしていた。しかしながら、ボールねじ軸の両端を２つの軸受保持体で軸承するためには、ボールねじ軸を支持する２つの軸保持体自体を支持するための支持部材（例えばケースなど）との公差も設計、製造で厳密に管理する必要があった。 In the device described in Patent Document 1, both ends of the ball screw shaft are supported by two bearing holders so that the ball screw shaft does not move in the axial direction with the swinging motion of the arm. The ball screw shaft was positioned. However, in order to support both ends of the ball screw shaft with two bearing holders, the tolerance with a support member (for example, a case) for supporting the two shaft holders supporting the ball screw shaft itself is also designed. It was necessary to strictly control the manufacturing.

本発明は、ボールねじ軸の両端に配設された２つの軸受保持体の一方で軸承しつつ該ボールねじ軸の位置合わせを行うことを可能にしたシフトバイワイヤ式レンジ切換え装置を提供することである。    The present invention provides a shift-by-wire range switching device that enables positioning of a ball screw shaft while bearing one of two bearing holders disposed at both ends of the ball screw shaft. is there.

上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明の構成上の特徴は、ケースと、両端を回転可能に軸承され前端側に大歯車が固定されたねじ軸と、該大歯車を回転させる小歯車が出力軸に固定されたモータと、前記ねじ軸に螺合し前記ケースに対して回り止めされたナットと、前記ケースに揺動可能に支承されるとともに、先端部が前記ナットに前記ねじ軸の軸線方向の相対移動を規制されて係合し、基端部がマニュアルバルブと連結し、前記ナットのねじ軸の軸線方向の移動に伴って揺動運動して該マニュアルバルブを切換えるアームとを備えたシフトバイワイヤ式レンジ切換え装置において、前記ケースにメインブラケットが一体的に設けられ、該メインブラケットに前記モータが固定され、前記メインブラケットには前記大歯車の直径より大きくて前端面に開口するスペースが形成され、前記ねじ軸の両端の一方の端を前記大歯車より前側で軸承する軸受を保持する軸受保持体が前記メインブラケットの前端面に固定され、前記軸受保持体は、前記軸受の後端面と当接して前記メインブラケットの前端面に固定されるリヤブラケットと、前記メインブラケットの前端面に固定され前記リヤブラケットとの間で前記軸受を挟持するフロントブラケットとを備え、前記リヤブラケットおよび前記フロントブラケットのいずれか一方に前記軸受の外周と嵌合する軸受穴が形成され、前記モータが前記ねじ軸と平行に配置され、前記アームが前記ねじ軸を挟んでモータの反対側に配置されていることである。 In order to solve the above-mentioned problems, the structural features of the invention described in claim 1 include a case, a screw shaft that is rotatably supported at both ends and has a large gear fixed to the front end side, and rotates the large gear. A small gear to be fixed to the output shaft, a nut screwed to the screw shaft and prevented from rotating with respect to the case, and supported by the case so as to be swingable, and a tip end portion of the nut to the nut The relative movement of the screw shaft in the axial direction is restricted and engaged, the base end portion is connected to the manual valve, and the manual valve is switched by swinging with the movement of the nut in the axial direction of the screw shaft. In a shift-by-wire range switching device including an arm, a main bracket is integrally provided on the case, the motor is fixed to the main bracket, and the main bracket is directly connected to the large gear. A space that is larger and has an opening at the front end surface is formed, and a bearing holder that holds a bearing that supports one end of both ends of the screw shaft in front of the large gear is fixed to the front end surface of the main bracket, The bearing holder is in contact with the rear end surface of the bearing and is fixed to the front end surface of the main bracket, and the front is fixed to the front end surface of the main bracket and sandwiches the bearing between the rear bracket. A bearing hole is formed in one of the rear bracket and the front bracket to be fitted to the outer periphery of the bearing , the motor is disposed in parallel with the screw shaft, and the arm has the screw shaft. That is, it is arranged on the opposite side of the motor .

請求項２に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記ケースは合成樹脂製であり、前記ブラケットは金属で別体に形成されて前記ケースに固定され、前記ねじ軸の両端を回転可能に軸承することである。   The structural feature of the invention according to claim 2 is that, in claim 1, the case is made of synthetic resin, the bracket is formed of metal and is fixed to the case, and both ends of the screw shaft. Is to be rotatably supported.

請求項３に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１又は２において、前記小歯車と前記大歯車とに噛合する中間歯車が前記軸受保持体を前記メインブラケットに位置決めするノックピンに回転可能に支承されていることである。   According to a third aspect of the present invention, the intermediate gear meshing with the small gear and the large gear is rotatable to a knock pin for positioning the bearing holder on the main bracket. It is supported by.

請求項４に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１乃至３のいずれか１項において、前記ケースは、前記メインブラケット、前記ねじ軸、前記軸受保持体、前記ナット、前記大小歯車、前記モータ、および前記アームを収容することである。   According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the case includes the main bracket, the screw shaft, the bearing holder, the nut, the large gear, The motor and the arm are accommodated.

請求項５に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１乃至４のいずれか１項において、前記ねじ軸の両端の他方の端は、前記ねじ軸線方向の移動を許容するように前記メインブラケットの後端面の軸受により軸承されていることである。 The structural feature of the invention according to claim 5 is that, in any one of claims 1 to 4 , the other end of both ends of the screw shaft is allowed to move in the screw axis direction. It is supported by a bearing on the rear end face of the bracket.

上記のように構成した請求項１に係る発明においては、ケースにメインブラケットが一体的に設けられ、該メインブラケットにモータが固定され、メインブラケットには大歯車の直径より大きくて前端面に開口するスペースが形成され、ねじ軸の両端の一方の端を前記大歯車より前側で軸承する軸受を保持する軸受保持体がメインブラケットの前端面に固定され、軸受保持体は、軸受の後端面と当接してメインブラケットの前端面に固定されるリヤブラケットと、前記メインブラケットの前端面に固定され前記リヤブラケットとの間で前記軸受を挟持するフロントブラケットとを備え、前記リヤブラケットおよび前記フロントブラケットのいずれか一方に前記軸受の外周と嵌合する軸受穴が形成されている構成とした。そのため、ボールねじ軸の両端の一方の端を軸受保持体で固定するとともに、更に軸受保持体をメインブラケットに固定することが出来たので、アームの揺動運動に伴ってボールねじ軸がその軸方向に対して規制可能となる。したがって、ボールねじ軸の位置合わせが容易になり、レンジの切換を正確に行うことができる。また、軸受の後端面と当接するリヤブラケットがメインブラケットの前端面に固定され、リヤブラケットとの間で軸受を挟持するフロントブラケットがメインブラケットの前端面に固定され、リヤブラケットおよびフロントブラケットのいずれか一方に軸受の外周と嵌合する軸受穴が形成されている。このような簡素な構成で、軸受の直径より大きいスペースが開口するメインブラケットの前端面にねじ軸を軸受によって支承することが可能となり、装置全体を小型化することができる。さらに、モータがねじ軸と平行に配置され、アームがねじ軸を挟んでモータの反対側に配置されているので、モータ、ねじ軸およびアームを小スペースに配置することができ、装置全体を小型化することが可能となる。 In the invention according to claim 1 configured as described above, a main bracket is integrally provided on the case, a motor is fixed to the main bracket, and the main bracket is larger than the diameter of the large gear and has an opening at the front end surface. A bearing holder that holds a bearing that supports one end of both ends of the screw shaft on the front side of the large gear is fixed to the front end surface of the main bracket. A rear bracket that abuts and is fixed to the front end surface of the main bracket; and a front bracket that is fixed to the front end surface of the main bracket and sandwiches the bearing between the rear bracket and the rear bracket and the front bracket. The bearing hole which fits with the outer periphery of the said bearing was formed in any one of these. Therefore, one end of both ends of the ball screw shaft can be fixed with the bearing holder, and the bearing holder can be further fixed to the main bracket. It becomes possible to regulate the direction. Therefore, it becomes easy to align the ball screw shaft, and the range can be switched accurately. Also, the rear bracket that contacts the rear end surface of the bearing is fixed to the front end surface of the main bracket, and the front bracket that clamps the bearing with the rear bracket is fixed to the front end surface of the main bracket. A bearing hole that fits with the outer periphery of the bearing is formed on either side. With such a simple configuration, the screw shaft can be supported by the bearing on the front end surface of the main bracket where a space larger than the diameter of the bearing is opened, and the entire apparatus can be downsized. Furthermore, since the motor is arranged in parallel with the screw shaft and the arm is arranged on the opposite side of the motor across the screw shaft, the motor, the screw shaft and the arm can be arranged in a small space, and the entire apparatus is small. Can be realized.

上記のように構成した請求項２に係る発明においては、ケースは合成樹脂製であるので、装置を軽量化することができる。ブラケットは金属で別体に形成されてケースに固定されているので、ねじ軸の両端を高剛性で回転可能に軸承することができる。    In the invention according to claim 2 configured as described above, since the case is made of synthetic resin, the apparatus can be reduced in weight. Since the bracket is formed of a metal and is fixed to the case, both ends of the screw shaft can be supported rotatably with high rigidity.

上記のように構成した請求項３に係る発明においては、モータの出力軸に嵌着された小歯車と、ねじ軸に嵌着された大歯車とが中間歯車を介して噛合されているので、モータの回転数を所定比で減速してねじ軸に伝達する大小歯車を直接噛合させるより大歯車の直径を小さくして慣性を小さくすることができる。そして、軸受保持体をメインブラケットに位置決めするノックピンに中間歯車を支承させるので、部品点数を低減して構造を簡素化し、軽量化することができる。    In the invention according to claim 3 configured as described above, the small gear fitted to the output shaft of the motor and the large gear fitted to the screw shaft are meshed via the intermediate gear, The inertia can be reduced by reducing the diameter of the large gear than by directly meshing the large and small gears that reduce the motor rotation speed by a predetermined ratio and transmit it to the screw shaft. Since the intermediate gear is supported by the knock pin that positions the bearing holder on the main bracket, the number of parts can be reduced, the structure can be simplified, and the weight can be reduced.

上記のように構成した請求項４に係る発明においては、。ケースは、前記メインブラケット、前記ねじ軸、前記軸受保持体、前記ナット、前記大小歯車、前記モータ、および前記アームを収容することが出来るので、装置全体を小型化することが可能となる。   In the invention according to claim 4 configured as described above. Since the case can accommodate the main bracket, the screw shaft, the bearing holder, the nut, the large and small gears, the motor, and the arm, the entire apparatus can be reduced in size.

上記のように構成した請求項５に係る発明においては、前記ねじ軸の両端の他方の端は、前記ねじ軸線方向の移動を許容するように前記メインブラケットの後端面の軸受により軸承されているので、ねじ軸の両端の一方と他方の端の両端でねじ軸の位置合わせを行う必要がなくなるので、ねじ軸の位置合わせを設計および製造の交差によらず正確に行うことができる。

In the invention which concerns on Claim 5 comprised as mentioned above, the other end of the both ends of the said screw shaft is supported by the bearing of the rear-end surface of the said main bracket so that the movement of the said screw-axis direction is accept | permitted. Therefore, it is not necessary to align the screw shaft at one end at both ends of the screw shaft and at both ends at the other end. Therefore, the screw shaft can be accurately aligned regardless of the intersection of design and manufacture.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１はシフトバイワイヤ式レンジ切換え装置１０の概要を示すもので、図２はシフトバイワイヤ式レンジ切換え装置１０の制御ブロックを示すものである。図１および図２において、シフトバイワイヤ式レンジ切換え装置１０は、シフトレバー１１、車速センサ１２、コントロールユニット１３、モータ１４、減速機構１５、運動変換機構１６、マニュアルバルブ１７およびポジションセンサ１８等から構成されている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an outline of a shift-by-wire range switching device 10, and FIG. 2 shows a control block of the shift-by-wire range switching device 10. 1 and 2, the shift-by-wire range switching device 10 includes a shift lever 11, a vehicle speed sensor 12, a control unit 13, a motor 14, a speed reduction mechanism 15, a motion conversion mechanism 16, a manual valve 17, a position sensor 18, and the like. Has been.

シフトレバー１１は、車両の駐車を要求するＰレンジ（パーキングレンジ）、後退走行を要求するＲレンジ（リバースレンジ）、停止を要求するＮレンジ（ニュートラルレンジ）および前進走行を要求するＤレンジ（ドライブレンジ）位置にシフトされるようになっている。ドライバがシフトレバー１１を操作することによって、１つの要求レンジが選択され、選択された要求レンジに応じたシフト信号Ｓ１がコントロールユニット１３に入力される。   The shift lever 11 includes a P range (parking range) for requesting parking of the vehicle, an R range (reverse range) for requesting reverse travel, an N range (neutral range) for requesting stop, and a D range (drive) requesting forward travel. Range) position. When the driver operates the shift lever 11, one required range is selected, and a shift signal S1 corresponding to the selected required range is input to the control unit 13.

車速センサ１２は車両の車速を検出し、検出された車速信号Ｖ１がコントロールユニット１３に入力される。また、コントロールユニット１３にはポジションセンサ１８からの位置信号Ｐ１が入力される。コントロールユニット１３はシフト信号Ｓ１、車速信号Ｖ１および位置信号Ｐ１に基づいて、モータ１４の回転方向および回転量を制御する。   The vehicle speed sensor 12 detects the vehicle speed of the vehicle, and the detected vehicle speed signal V 1 is input to the control unit 13. Further, the position signal P <b> 1 from the position sensor 18 is input to the control unit 13. The control unit 13 controls the rotation direction and the rotation amount of the motor 14 based on the shift signal S1, the vehicle speed signal V1, and the position signal P1.

図３乃至図５において、１９は樹脂製のケースで、ケース本体２０にケース蓋２１がシール部材を介在してボルトによって固定されることにより、内部空間が液密的に形成され、該内部空間にモータ１４、減速機構１５および運動変換機構１６等を収容するように形成されている。２２はケース１９と別体の金属製のメインブラケットで、モータ１４、減速機構１５および運動変換機構１６等が取り付けられた後でケース本体２０の底面に４本のボルト２４によって固定される。メインブラケット２２の前壁２３の一方側の後端面にはモータ１４が固定され、モータ１４の出力軸は前壁２３を貫通して前方に突出し、先端部に小歯車２５が嵌着されている。モータ１４は、ブラシレスの直流モータであり、出力軸が単位角度回転する毎にパルス信号を送出するセンサが付けられている。モータ１４はケース１９内に収容可能とするために小型のものが使用される。   3 to 5, reference numeral 19 denotes a resin case. When a case lid 21 is fixed to the case main body 20 with a bolt with a seal member interposed therebetween, an internal space is formed in a liquid-tight manner. The motor 14, the speed reduction mechanism 15, the motion conversion mechanism 16 and the like are accommodated. Reference numeral 22 denotes a metal main bracket that is separate from the case 19, and is fixed to the bottom surface of the case body 20 by four bolts 24 after the motor 14, the speed reduction mechanism 15, the motion conversion mechanism 16, and the like are attached. The motor 14 is fixed to the rear end surface on one side of the front wall 23 of the main bracket 22, the output shaft of the motor 14 projects forward through the front wall 23, and a small gear 25 is fitted to the tip. . The motor 14 is a brushless DC motor, and a sensor that sends a pulse signal every time the output shaft rotates by a unit angle is attached. A small motor 14 is used so that the motor 14 can be accommodated in the case 19.

ケース１９内には、ボールねじ軸２６がモータ１４と平行に配置され、両端をメインブラケット２２に回転可能に軸承されている。ボールねじ軸２６の前端側には小歯車２５と中間歯車２７を介して噛合する大歯車２８が固定されている。メインブラケット２２は前壁２３と連結壁２９によって連結された後壁３０を有し、後壁３０にボールねじ軸２６の後端（ボールねじ軸２６の両端の他方の端）が軸受３１を介して回転可能に軸承されている。なお、ボールねじ軸２６後端の後壁３０に対する軸線方向の移動は許容されている。   A ball screw shaft 26 is disposed in the case 19 in parallel with the motor 14, and both ends are rotatably supported by the main bracket 22. A large gear 28 that meshes with a small gear 25 and an intermediate gear 27 is fixed to the front end side of the ball screw shaft 26. The main bracket 22 has a rear wall 30 connected by a front wall 23 and a connecting wall 29, and a rear end of the ball screw shaft 26 (the other end of both ends of the ball screw shaft 26) is connected to the rear wall 30 via a bearing 31. And is rotatably supported. Note that movement in the axial direction with respect to the rear wall 30 of the rear end of the ball screw shaft 26 is allowed.

メインブラケット２２の前壁２３の他方側には、大歯車２８の直径より大きくて前壁２３の前端面３２に開口するスペース３３が設けられている。ボールねじ軸２６の後端が後壁３０に軸受３１で軸承された状態で、大歯車２８が前壁２３の前端面側からスペース３３に挿入され、大歯車２８の中心に形成されたスプライン穴３４がボールねじ軸２６の前端側に形成されたスプライン軸部３５と嵌合される。ボールねじ軸２６（ボールねじ軸２６の両端の一方の端）を大歯車２８より前側で軸承する軸受３６を保持する軸受保持体３７がメインブラケット２２の前端面３２に固定されている。軸受３６は内輪の外輪に対する回転は許容するが、径方向および軸方向の移動は規制するボール軸受で、外輪が軸受保持体３７の軸受穴３８に嵌合するとともに、外輪の両端が軸受保持体３７に挟持されて軸線方向の移動を規制されている。軸受３６の内輪は、ボールねじ軸２６の前端部に嵌合され、ボールねじ軸２６の前端に螺着されたナット３９とボールねじ軸２６の外周に突設されたフランジ４１との間に、軸受２６の内輪、スペーサ４０および大歯車２８が挟持される。ボールねじ軸２６の前端側に固定された大歯車２８と、モータの出力軸に嵌着された小歯車２５と、両歯車２８，２５に噛合する中間歯車２７とによって減速機構１５が構成されている。なお、本実施の形態においては、小歯車２５、大歯車２８によりモータ１４の回転を減速してボールねじ軸２６に伝達しているが、モータ１４の回転をプラネタリギヤ、ウォームギヤ等によって減速してボールねじ軸２６に伝達するようにしてもよい。   On the other side of the front wall 23 of the main bracket 22, a space 33 that is larger than the diameter of the large gear 28 and opens to the front end surface 32 of the front wall 23 is provided. A spline hole formed in the center of the large gear 28 by inserting the large gear 28 into the space 33 from the front end surface side of the front wall 23 with the rear end of the ball screw shaft 26 supported by the bearing 31 on the rear wall 30. 34 is fitted to a spline shaft portion 35 formed on the front end side of the ball screw shaft 26. A bearing holder 37 that holds a bearing 36 that supports the ball screw shaft 26 (one end at both ends of the ball screw shaft 26) in front of the large gear 28 is fixed to the front end surface 32 of the main bracket 22. The bearing 36 is a ball bearing that allows rotation of the inner ring relative to the outer ring but restricts movement in the radial direction and the axial direction. The outer ring is fitted in the bearing hole 38 of the bearing holder 37, and both ends of the outer ring are the bearing holder. 37, the movement in the axial direction is restricted. An inner ring of the bearing 36 is fitted to a front end portion of the ball screw shaft 26, and is between a nut 39 screwed to the front end of the ball screw shaft 26 and a flange 41 protruding from the outer periphery of the ball screw shaft 26. The inner ring of the bearing 26, the spacer 40, and the large gear 28 are clamped. The speed reduction mechanism 15 is configured by a large gear 28 fixed to the front end side of the ball screw shaft 26, a small gear 25 fitted to the output shaft of the motor, and an intermediate gear 27 meshing with both gears 28 and 25. Yes. In this embodiment, the rotation of the motor 14 is decelerated and transmitted to the ball screw shaft 26 by the small gear 25 and the large gear 28. However, the rotation of the motor 14 is decelerated by the planetary gear, the worm gear, etc. It may be transmitted to the screw shaft 26.

軸受保持体３７は、軸受３６の外輪の後端面と当接してメインブラケット２２の前端面３２に固定されるリヤブラケット４２と、メインブラケット２２の前端面３２に固定されリヤブラケット４２との間で軸受３６の外輪の両端を挟持するフロントブラケット４３とを備える。リヤブラケット４２およびフロントブラケット４３は、両者を貫通してメインブラケット２２の前壁２３に嵌着される一対のノックピン４４によって位置決めされた状態で、両者を貫通して前端面３２に羅着されるボルト６７によってメインブラケット２２の前端面に固定されている。フロントブラケット４３に、軸受３６の外周と嵌合する軸受穴３８が形成されている。軸受穴３８は、フロントブラケット４３ではなくリヤブラケット４２に形成してもよい。一方のノックピン４４は、小歯車２５と大歯車２８との間で前壁２３に嵌着され、中間歯車２７が回転可能に支承されている。一対のノックピン４４は、各ノックピン４４の先端と対向してケース本体２０に突設された抜け止め突起６８によって抜け止めされている。   The bearing holder 37 is in contact with the rear end surface of the outer ring of the bearing 36 and fixed to the front end surface 32 of the main bracket 22, and between the rear bracket 42 fixed to the front end surface 32 of the main bracket 22 and the rear bracket 42. And a front bracket 43 that clamps both ends of the outer ring of the bearing 36. The rear bracket 42 and the front bracket 43 are positioned by a pair of knock pins 44 that pass through both of them and are fitted to the front wall 23 of the main bracket 22, and are attached to the front end surface 32 through the both. The bolt 67 is fixed to the front end surface of the main bracket 22. The front bracket 43 is formed with a bearing hole 38 that fits with the outer periphery of the bearing 36. The bearing hole 38 may be formed in the rear bracket 42 instead of the front bracket 43. One knock pin 44 is fitted to the front wall 23 between the small gear 25 and the large gear 28, and the intermediate gear 27 is rotatably supported. The pair of knock pins 44 are prevented from being detached by retaining protrusions 68 projecting from the case body 20 so as to face the tips of the respective knock pins 44.

モータ１４はケース１９内に収容可能とするために小型のモータが使用され、大型のモータより出力トルクが減少する。この出力トルクの減少をカバーするために、小歯車２５、中間歯車２７および大歯車２８からなる減速機構１５の減速比を大きくする必要があり、大歯車２８の外形が大きくなる。このように外径を大きくした大歯車２８が嵌着されたボールねじ軸２６の前端部を大歯車２８より前側でメインブラケット２２延いてはケース１９に回転可能に軸承することが、ボールねじ軸２６を大歯車２８より前側で軸承する軸受３６が保持される軸受保持体３７をメインブラケット２２の前端面３２に固定することによって可能となり、これによって装置全体を小型化することができる。さらに、モータ１４をケース１９内に収納するので、錆び防止のためにモータケースの外表面を表面処理する等の環境対策が不要となる。また、減速機構１５によって同じ減速比を得る場合、小歯車２５と大歯車２８とを直接噛合させるより、中間歯車２７を介して噛合させる方が、大歯車２８の外径を小さくすることができ、減速機構１５のイナーシャを小さくすることができる。   Since the motor 14 can be accommodated in the case 19, a small motor is used, and the output torque is reduced as compared with the large motor. In order to cover this reduction in output torque, it is necessary to increase the reduction ratio of the reduction mechanism 15 including the small gear 25, the intermediate gear 27, and the large gear 28, and the outer shape of the large gear 28 is increased. The front end portion of the ball screw shaft 26 to which the large gear 28 having an enlarged outer diameter is fitted is supported on the main bracket 22 and on the case 19 so as to be rotatable on the front side of the large gear 28. This can be achieved by fixing a bearing holder 37 holding a bearing 36 bearing 26 on the front side of the large gear 28 to the front end face 32 of the main bracket 22, thereby reducing the size of the entire apparatus. Furthermore, since the motor 14 is housed in the case 19, environmental measures such as surface treatment of the outer surface of the motor case to prevent rusting are not required. Further, when the same reduction ratio is obtained by the speed reduction mechanism 15, the outer diameter of the large gear 28 can be reduced by meshing with the intermediate gear 27 rather than directly meshing the small gear 25 and the large gear 28. The inertia of the speed reduction mechanism 15 can be reduced.

ボールねじ軸２６には、ボールナット４７が螺合されている。メインブラケット２２の前壁２３と後壁３０には、ボールねじ軸２６と平行に延在する係合ロッド４５の両端が嵌合され、該係合ロッド４５にボールナット４７の外周に突設されたコの字状の係合部４６が係合し、ボールナット４７がメインブラケット２２延いてはケース１９に対して軸線方向移動を許容されて回り止めされている。これにより、モータ１４の回転は、減速機構１５により減速されてボールねじ軸２６に伝えられ、ボールねじ軸２６の回転は、ボールねじ機構によってボールナット４７の軸線方向運動に変換される。係合ロッド４５の後端に、メインブラケット２２をケース本体２０に固定する４本のボルト２４の中の１本のボルトの頭部が対向することによって係合ロッド４５の抜け止めがなされている。   A ball nut 47 is screwed onto the ball screw shaft 26. Both ends of an engagement rod 45 extending in parallel with the ball screw shaft 26 are fitted to the front wall 23 and the rear wall 30 of the main bracket 22, and the engagement rod 45 projects from the outer periphery of the ball nut 47. The U-shaped engaging portion 46 is engaged, and the ball nut 47 extends in the main bracket 22 and is allowed to move in the axial direction with respect to the case 19 and is prevented from rotating. Thereby, the rotation of the motor 14 is decelerated by the speed reduction mechanism 15 and transmitted to the ball screw shaft 26, and the rotation of the ball screw shaft 26 is converted into an axial movement of the ball nut 47 by the ball screw mechanism. The engagement rod 45 is prevented from coming off when the head of one of the four bolts 24 that fix the main bracket 22 to the case body 20 faces the rear end of the engagement rod 45. .

ケース本体２０には揺動軸４８が軸受４９によって回転可能に軸承され、揺動軸４８にアーム５０の基端部が相対回転を規制されて嵌合されて、アーム５０がボールねじ軸２６を挟んでモータ１４の反対側の位置で揺動可能に支承されている。アーム５０の先端は二股に分岐されてボールナット４７の両側に延在され、各先端に凹部５１が形成されている。各凹部５１にボールナット４７の両側に突設された係合軸５２が係合されることにより、アーム５０はボールナット４７にボールねじ軸２６の軸線方向の相対移動を規制されて係合している。ボールねじ軸２６、ボールナット４７、アーム５０、係合軸５２、凹部５１等によってモータ１４の出力軸の回転をアーム５０の揺動運動に変換する運動変換機構１６が構成されている。   A swing shaft 48 is rotatably supported by a bearing 49 in the case body 20, and the base end portion of the arm 50 is fitted to the swing shaft 48 while the relative rotation is restricted, so that the arm 50 attaches the ball screw shaft 26. It is supported so as to be swingable at a position on the opposite side of the motor 14 across the motor. The tip of the arm 50 is bifurcated and extends to both sides of the ball nut 47, and a recess 51 is formed at each tip. Engagement shafts 52 protruding from both sides of the ball nut 47 are engaged with the respective recesses 51, whereby the arm 50 is engaged with the ball nut 47 while the relative movement in the axial direction of the ball screw shaft 26 is restricted. ing. The motion conversion mechanism 16 that converts the rotation of the output shaft of the motor 14 into the swing motion of the arm 50 is constituted by the ball screw shaft 26, the ball nut 47, the arm 50, the engagement shaft 52, the recess 51, and the like.

マニュアルバルブ１７は、弁ハウジング５３内にスプール弁５４が軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に移動可能に嵌合されて構成されている。スプール弁５４は、Ｐレンジに対応するＰ位置、Ｒレンジに対応するＲ位置、Ｎレンジに対応するＮ位置及びＤレンジに対応するＤ位置に移動できるようになっており、スプール弁５４が軸線方向に移動されることにより、自動変速機の油圧回路において選択された要求レンジに対応する油路が成立される。スプール弁５４の弁ハウジング５３から突出した部分にはＬ字型に屈曲したフック部５５が形成され、該フック部５５が後述するディテント機構５６のディテントレバー５７に形成されたシフト部５８に連結され、ディテントレバー５７の回動によってスプール弁５４が軸線方向に移動されるようになっている。   The manual valve 17 is configured such that a spool valve 54 is fitted in a valve housing 53 so as to be movable in the axial direction (directions of arrows A and B). The spool valve 54 can be moved to a P position corresponding to the P range, an R position corresponding to the R range, an N position corresponding to the N range, and a D position corresponding to the D range. By moving in the direction, an oil passage corresponding to the required range selected in the hydraulic circuit of the automatic transmission is established. A portion of the spool valve 54 protruding from the valve housing 53 is formed with a hook portion 55 bent in an L shape, and the hook portion 55 is connected to a shift portion 58 formed on a detent lever 57 of a detent mechanism 56 described later. The spool valve 54 is moved in the axial direction by the rotation of the detent lever 57.

ディテントレバー５７は、揺動軸４８の一端にスプライン嵌合されたマニュアルシャフト５９に嵌着され、アーム５０と一体的に回動される。揺動軸４８の他端にはポジションセンサ１８が連結され、ポジションセンサ１８はディテントレバー５７の回動位置、延いてはスプール弁５４の現在位置を検出するようになっている。ポジションセンサ１８としては、例えばポテンショメータを用いることができ、ポテンショメータよりマニュアルシャフト５９の回動角度に応じた電圧が出力される。従って、ポテンショメータから出力される電圧レベルによってレンジ位置（Ｐ位置、Ｒ位置、Ｎ位置、Ｄ位置）を所定幅のゾーンとして検出することができる。   The detent lever 57 is fitted to a manual shaft 59 that is spline-fitted to one end of the swing shaft 48 and is rotated integrally with the arm 50. A position sensor 18 is connected to the other end of the swing shaft 48, and the position sensor 18 detects a rotational position of the detent lever 57 and further a current position of the spool valve 54. As the position sensor 18, for example, a potentiometer can be used, and a voltage corresponding to the rotation angle of the manual shaft 59 is output from the potentiometer. Accordingly, the range position (P position, R position, N position, D position) can be detected as a zone having a predetermined width based on the voltage level output from the potentiometer.

図１、図６に示すように、ディテント機構５６は、ディテントレバー５７、ディテントスプリング６０、および係合ローラ６１から構成されている。ディテントレバー５７は板状をなし、下部にはマニュアルシャフト５９の矩形部と嵌合する矩形状の係合穴６２が形成されている。これにより、ディテントレバー５７は、マニュアルシャフト５９を回動中心として矢印Ｃ、Ｄ方向に回動される。ディテントレバー５７には、シフト部５８が形成され、シフト部５８にスプール弁５４のフック部５５が、シフト部５８の回動運動のスプール弁５４の軸線方向成分のみをスプール弁５４に伝達する機構を介して連結されている。   As shown in FIGS. 1 and 6, the detent mechanism 56 includes a detent lever 57, a detent spring 60, and an engagement roller 61. The detent lever 57 has a plate shape, and a rectangular engagement hole 62 that fits into a rectangular portion of the manual shaft 59 is formed in the lower portion. Accordingly, the detent lever 57 is rotated in the directions of arrows C and D with the manual shaft 59 as the rotation center. The detent lever 57 is formed with a shift portion 58, and the hook portion 55 of the spool valve 54 is connected to the shift portion 58, and a mechanism for transmitting only the axial component of the spool valve 54 of the rotational movement of the shift portion 58 to the spool valve 54. It is connected through.

ディテントレバー５７の上部には、４個の切換え領域として図６の右から順に凹状のレンジ溝ａ、ｃ、ｅ、ｇが設けられている。そして、これらレンジ溝ａ、ｃ、ｅ、ｇの間に凸状の山部ｂ、ｄ、ｆが形成されている。各レンジ溝ａ、ｃ、ｅ、ｇのレンジ谷であるレンジ谷位置ａ１、ｃ１、ｅ１、ｇ１がスプール弁５４のＰ位置、Ｒ位置、Ｎ位置、Ｄ位置とそれぞれ対応する。   On the upper part of the detent lever 57, concave range grooves a, c, e, and g are provided in order from the right in FIG. 6 as four switching regions. And convex peak parts b, d, and f are formed between these range grooves a, c, e, and g. Range valley positions a1, c1, e1, and g1, which are the range valleys of the respective range grooves a, c, e, and g, correspond to the P position, R position, N position, and D position of the spool valve 54, respectively.

ディテントスプリング６０は、細長い板状のばね材によって形成されており、後端が弁ハウジング５３に固定されている。ディテントスプリング６０の先端は二股に分岐され、この二股の間に係合ローラ６１が回転可能に支持されている。ディテントスプリング６０は全体が板ばねとして作用し、その付勢力によって係合ローラ６１をディテントレバー５７のレンジ谷位置ａ１、ｃ１、ｅ１、ｇ１に押圧し、ディテントレバー５７を精度よく位置決め保持するようになっている。図６は、ディテント機構５６の係合ローラ６１が右端のレンジ谷位置ａ１に係合している状態、即ち、自動変速機がＰレンジにある状態を示している。   The detent spring 60 is formed of an elongated plate-shaped spring material, and the rear end is fixed to the valve housing 53. The tip of the detent spring 60 is bifurcated, and an engagement roller 61 is rotatably supported between the forks. The detent spring 60 acts as a plate spring as a whole, and the urging force presses the engaging roller 61 against the range valley positions a1, c1, e1, and g1 of the detent lever 57 so that the detent lever 57 is positioned and held with high accuracy. It has become. FIG. 6 shows a state where the engagement roller 61 of the detent mechanism 56 is engaged with the rightmost range valley position a1, that is, a state where the automatic transmission is in the P range.

以上のように構成されたシフトバイワイヤ式レンジ切換え装置１０は、ドライバによるシフトレバー１１の選択操作に基づくシフト信号Ｓ１がコントロールユニット１３に入力されると、コントロールユニット１３はシフト信号Ｓ１に基づいて、モータ制御信号Ｃ１をモータ１４に出力し、レンジ切換え装置１０を制御するようになっている。   When the shift signal S1 based on the selection operation of the shift lever 11 by the driver is input to the control unit 13, the control unit 13 is based on the shift signal S1. A motor control signal C1 is output to the motor 14 to control the range switching device 10.

具体的には、図２の制御ブロック図に示すように、コントロールユニット１３は、シフト信号Ｓ１が入力され、入力されたシフト信号Ｓ１に応じて目標角度Ａ０を設定する目標角度設定部６２と、ポジションセンサ１７の位置信号（電圧信号）Ｐ１が入力され、位置信号Ｐ１をそれに応じた現在角度Ａ１に変換する電圧−角度変換部６３と、目標角度設定部６２および電圧−角度変換部６３よりそれぞれ信号が入力され、目標角度Ａ０と現在角度Ａ１との角度差を演算してシフト要求の有無を判断する制御部６５と、制御部６５からの角度差信号に応じた電圧（電流）信号をモータ制御信号Ｃ１として出力するモータ駆動部６６とによって構成されている。   Specifically, as shown in the control block diagram of FIG. 2, the control unit 13 receives the shift signal S1, and sets a target angle A0 according to the input shift signal S1, A position signal (voltage signal) P1 of the position sensor 17 is input, and a voltage-angle conversion unit 63 that converts the position signal P1 into a current angle A1 corresponding thereto, a target angle setting unit 62, and a voltage-angle conversion unit 63, respectively. The control unit 65 that receives the signal, calculates the angle difference between the target angle A0 and the current angle A1 to determine whether or not there is a shift request, and the voltage (current) signal corresponding to the angle difference signal from the control unit 65 is the motor. The motor driving unit 66 outputs the control signal C1.

シフトバイワイヤ装置１０のレンジ切換え動作について、ＰレンジからＲレンジへの切換えを例に説明する。Ｐレンジにおいては、ディテント機構５６の係合ローラ６１は、レンジ溝ａ内のレンジ谷位置ａ１に係合保持されている。ドライバによりシフトレバー１１がＰレンジからＲレンジに切換えられると、これに対応したシフト信号Ｓ１がコントロールユニット１３に入力される。コントロールユニット１３はシフト信号Ｓ１に基づく要求レンジ位置とポジションセンサ１８にて検出される現在のレンジ位置との偏差に応じた制御信号Ｃ１をモータ１４に出力する。   The range switching operation of the shift-by-wire device 10 will be described with an example of switching from the P range to the R range. In the P range, the engagement roller 61 of the detent mechanism 56 is engaged and held at the range valley position a1 in the range groove a. When the shift lever 11 is switched from the P range to the R range by the driver, a shift signal S1 corresponding to this is input to the control unit 13. The control unit 13 outputs to the motor 14 a control signal C1 corresponding to the deviation between the requested range position based on the shift signal S1 and the current range position detected by the position sensor 18.

これにより、モータ１４が所定の駆動方向に駆動され、モータ１４の出力軸の回転運動が、小歯車２５と大歯車２８との噛合によって減速され、メインブラケット２２に軸承されたボールねじ軸２６に伝達される。ボールねじ軸２６が回転されると、係合ロッド４５と係合部４６との係合によって回転を規制されたボールナット４７が軸線方向に移動され、アーム５０が揺動軸４８を中心として回動される。揺動軸４８の回動によりマニュアルシャフト５９が回動されて、ディテントレバー５７が図１および図６の矢印Ｃ方向に回動され、スプール弁５４がシフト部５８を介して矢印Ｂ方向に移動される。   As a result, the motor 14 is driven in a predetermined driving direction, and the rotational motion of the output shaft of the motor 14 is decelerated by the meshing of the small gear 25 and the large gear 28, and the ball screw shaft 26 supported by the main bracket 22 is Communicated. When the ball screw shaft 26 is rotated, the ball nut 47 whose rotation is restricted by the engagement between the engagement rod 45 and the engagement portion 46 is moved in the axial direction, and the arm 50 is rotated about the swing shaft 48. Moved. The manual shaft 59 is rotated by the rotation of the swing shaft 48, the detent lever 57 is rotated in the direction of arrow C in FIGS. 1 and 6, and the spool valve 54 is moved in the direction of arrow B through the shift portion 58. Is done.

そして、コントロールユニット１３は、ポジションセンサ１８の出力電圧がＲレンジ位置の手前の凸部ｂに対応する値になったとき、モータ１４の回転を停止する。モータ１４の回転が停止されると、ディテントレバー５７は、ディテントスプリング６０の弾性力に基づく係合ローラ６１の付勢力により回動される。こうして、係合ローラ６１は、所望のレンジ谷位置ｃ１に係合保持され、Ｐ位置にあったスプール弁５４は、Ｒ位置に切換えられる。その他のレンジ切換え動作についても同様である。   Then, the control unit 13 stops the rotation of the motor 14 when the output voltage of the position sensor 18 reaches a value corresponding to the convex portion b before the R range position. When the rotation of the motor 14 is stopped, the detent lever 57 is rotated by the urging force of the engagement roller 61 based on the elastic force of the detent spring 60. Thus, the engagement roller 61 is engaged and held at the desired range valley position c1, and the spool valve 54 in the P position is switched to the R position. The same applies to other range switching operations.

本発明の実施の形態を示すシフトバイワイヤ式レンジ切換え装置の概要図。1 is a schematic diagram of a shift-by-wire range switching device showing an embodiment of the present invention. シフトバイワイヤ式レンジ切換え装置の制御ブロックを示す図。The figure which shows the control block of a shift-by-wire range switching apparatus. シフトバイワイヤ式レンジ切換え装置をケース蓋を取って示した図。The figure which removed the case cover and showed the shift-by-wire type range switching apparatus. 図３の４−４断面図。4-4 sectional drawing of FIG. 図３の５−５断面図。5-5 sectional drawing of FIG. ディテントレバーを示す図。The figure which shows a detent lever.

符号の説明Explanation of symbols

１０…シフトバイワイヤ式レンジ切換え装置、１１…シフトレバー、１４…モータ、１５…減速機構、１６…運動変換機構、１７…マニュアルバルブ、１８…ポジションセンサ、１９…ケース、２０…ケース本体、２１…ケース蓋、２２…メインブラケット、２３…前壁、２４…ボルト、２５…小歯車、２６…ボールねじ軸、２７…中間歯車、２８…大歯車、２９…連結壁、３０…後壁、３１…軸受、３２…前端面、３３…スペース、３４…スプライン穴、３５…スプライン軸部、３６…軸受、３７…軸受保持体、３８…軸受穴、４１…フランジ、４２…リヤブラケット、４３…フロントブラケット、４４…ノックピン、４５…係合ロッド、４６…係合部、４７…ボールナット、４８…揺動軸、５０…アーム、５１…凹部、５２…係合軸、５３…弁ハウジング、５４…スプール弁、５６…ディテント機構、５７…ディテントレバー、５８…シフト部、５９…マニュアルシャフト、６０…ディテントスプリング、６１…係合ローラ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Shift-by-wire range switching apparatus, 11 ... Shift lever, 14 ... Motor, 15 ... Deceleration mechanism, 16 ... Motion conversion mechanism, 17 ... Manual valve, 18 ... Position sensor, 19 ... Case, 20 ... Case main body, 21 ... Case lid, 22 ... main bracket, 23 ... front wall, 24 ... bolt, 25 ... small gear, 26 ... ball screw shaft, 27 ... intermediate gear, 28 ... large gear, 29 ... connecting wall, 30 ... rear wall, 31 ... Bearing, 32 ... front end face, 33 ... space, 34 ... spline hole, 35 ... spline shaft, 36 ... bearing, 37 ... bearing holder, 38 ... bearing hole, 41 ... flange, 42 ... rear bracket, 43 ... front bracket 44 ... Knock pin, 45 ... Engagement rod, 46 ... Engagement part, 47 ... Ball nut, 48 ... Oscillating shaft, 50 ... Arm, 51 ... Recess, 52 ... Engagement shaft, 5 ... valve housing, 54 ... spool valve, 56 ... detent mechanism, 57 ... detent lever, 58 ... shift unit, 59 ... manual shaft, 60 ... detent spring, 61 ... engaging roller.

Claims (5)

ケースと、両端を回転可能に軸承され前端側に大歯車が固定されたねじ軸と、該大歯車を回転させる小歯車が出力軸に固定されたモータと、前記ねじ軸に螺合し前記ケースに対して回り止めされたナットと、前記ケースに揺動可能に支承されるとともに、先端部が前記ナットに前記ねじ軸の軸線方向の相対移動を規制されて係合し、基端部がマニュアルバルブと連結し、前記ナットのねじ軸の軸線方向の移動に伴って揺動運動して該マニュアルバルブを切換えるアームとを備えたシフトバイワイヤ式レンジ切換え装置において、
前記ケースにメインブラケットが一体的に設けられ、
該メインブラケットに前記モータが固定され、
前記メインブラケットには前記大歯車の直径より大きくて前端面に開口するスペースが形成され、
前記ねじ軸の両端の一方の端を前記大歯車より前側で軸承する軸受を保持する軸受保持体が前記メインブラケットの前端面に固定され、
前記軸受保持体は、前記軸受の後端面と当接して前記メインブラケットの前端面に固定されるリヤブラケットと、前記メインブラケットの前端面に固定され前記リヤブラケットとの間で前記軸受を挟持するフロントブラケットとを備え、前記リヤブラケットおよび前記フロントブラケットのいずれか一方に前記軸受の外周と嵌合する軸受穴が形成され、
前記モータが前記ねじ軸と平行に配置され、前記アームが前記ねじ軸を挟んでモータの反対側に配置されていることを
特徴とするシフトバイワイヤ式レンジ切換え装置。 A case, a screw shaft that is rotatably supported at both ends and has a large gear fixed to the front end side, a motor in which a small gear that rotates the large gear is fixed to an output shaft, and a screw shaft that is screwed to the screw shaft; A nut that is prevented from rotating with respect to the case, and is supported by the case so as to be swingable. A distal end portion of the nut is engaged with the nut while restricting relative movement in the axial direction of the screw shaft, and a proximal end portion is manually operated. In a shift-by-wire range switching device provided with an arm that is connected to a valve and swings with the movement of the screw shaft of the nut in the axial direction to switch the manual valve.
A main bracket is provided integrally with the case,
The motor is fixed to the main bracket,
A space that is larger than the diameter of the large gear and opens to the front end surface is formed in the main bracket,
A bearing holder that holds a bearing that supports one end of both ends of the screw shaft in front of the large gear is fixed to the front end surface of the main bracket,
The bearing holder clamps the bearing between a rear bracket that contacts the rear end surface of the bearing and is fixed to the front end surface of the main bracket, and a rear bracket that is fixed to the front end surface of the main bracket. A bearing hole is formed on one of the rear bracket and the front bracket to be fitted to the outer periphery of the bearing .
The shift-by-wire range switching device, wherein the motor is disposed in parallel with the screw shaft, and the arm is disposed on the opposite side of the motor across the screw shaft . 請求項１において、前記ケースは合成樹脂製であり、前記ブラケットは金属で別体に形成されて前記ケースに固定され、前記ねじ軸の両端を回転可能に軸承することを特徴とするシフトバイワイヤ式レンジ切換え装置。   2. The shift-by-wire system according to claim 1, wherein the case is made of a synthetic resin, the bracket is separately formed of metal and fixed to the case, and both ends of the screw shaft are rotatably supported. Range switching device. 請求項１又は２において、前記小歯車と前記大歯車とに噛合する中間歯車が前記軸受保持体を前記メインブラケットに位置決めするノックピンに回転可能に支承されていることを特徴とするシフトバイワイヤ式レンジ切換え装置。   3. The shift-by-wire range according to claim 1, wherein an intermediate gear meshing with the small gear and the large gear is rotatably supported by a knock pin that positions the bearing holder on the main bracket. Switching device. 請求項１乃至３のいずれか１項において、前記ケースは、前記メインブラケット、前記ねじ軸、前記軸受保持体、前記ナット、前記大小歯車、前記モータ、および前記アームを収容することを特徴とするシフトバイワイヤ式レンジ切換え装置。   The case according to any one of claims 1 to 3, wherein the case houses the main bracket, the screw shaft, the bearing holder, the nut, the small gear, the motor, and the arm. Shift-by-wire range switching device. 請求項１乃至４のいずれか１項において、前記ねじ軸の両端の他方の端は、前記ねじ軸線方向の移動を許容するように前記メインブラケットの後端面の軸受により軸承されていることを特徴とするシフトバイワイヤ式レンジ切換え装置。 In any one of claims 1 to 4, the other end of both ends of the screw shaft, characterized in that it is journalled by bearings on the rear end face of the main bracket so as to permit movement of the screw shaft line direction Shift-by-wire range switching device.
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