JP4946722B2 - 状態切替要素の駆動装置、自動変速機のレンジ切替装置、ならびにパーキング装置 - Google Patents

状態切替要素の駆動装置、自動変速機のレンジ切替装置、ならびにパーキング装置 Download PDF

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Description

本発明は、軸方向に押し引きされることで状態が切り替わる状態切替要素を駆動するための駆動装置に関する。
なお、状態切替要素としては、例えば車両用の自動変速機のレンジ切替装置や、車両用の変速機内に設置されるパーキング装置等が挙げられる。つまり、レンジ切替装置やパーキング装置等が、本発明に係る駆動装置の利用対象とされる。
一般的に、車両用の自動変速機では、例えば車両の運転席付近に設置されるシフトレバーを運転者が操作することにより、パーキングレンジ(P),リバースレンジ(R),ニュートラルレンジ(N),ドライブレンジ(D)等の中から、選択されたシフトレンジを成立させるように構成されている(例えば特許文献1、2参照。)。
このようなレンジ切替装置は、一般的に、シフトレバーを運転者が操作すると、シフトレンジ切替用の油圧制御装置の一構成要素であるマニュアルバルブの状態を変更するような構成になっている。
このマニュアルバルブの状態を変更するための駆動系については、前記特許文献1,2に示すように、運転者により操作されるシフトレバーで選択されたレンジポジションをセンサ等で検出し、この検出信号に基づいて、電動モータ等のアクチュエータでディテントプレートと呼ばれる傾動部材を規定角度傾動させることにより、このディテントプレートでマニュアルバルブのスプールを軸方向に変位させるようになっている。
また、シフトレバーでパーキングレンジPを選択したときに、ディテントプレートの傾きに伴い、パーキング装置のパーキングロッドを軸方向に変位させて、自動変速機の出力軸を回転不可能なロック状態とするようになっている。
なお、パーキングロッドは、シフトレバーをパーキングレンジPに入れる操作やパーキングレンジPから外す操作に応答して、前記ディテントプレートを傾動させることによって軸方向に押し引きされるようになっている。
そして、ディテントプレートの傾動支軸とアクチュエータの出力軸との連結については、特に特許文献1に示すように、自動変速機ケースの適宜場所に回転自在に支持されている傾動支軸の連結端側の断面形状と、アクチュエータの出力軸の端部に設けるカップリング用横穴の断面形状とを、共に、例えば略小判形状とし、それらを単純に嵌合することによって一体回転可能とするようになっている。この他、ディテントプレートの傾動支軸とアクチュエータの出力軸との連結をスプライン嵌合とする場合もある。
特開平5−118436号公報 特開2005−198450号公報
前記従来例では、仮に、アクチュエータの制御系がフェールする等して、アクチュエータの出力軸およびそれに連結されているディテントプレートの傾動支軸が目標回転角を越えて回転するといったオーバーラン現象が発生するようなことがあると、ディテントプレートが必要以上に傾いてしまう。
ところで、前記特許文献2には、アクチュエータとしての電動モータを高速回転させることによる慣性力で目標回転角を越えてしまうといったオーバーラン現象が発生しやすくなることを考慮し、アクチュエータの駆動中に当該アクチュエータの負荷を調べて、アクチュエータの回転速度を制御することにより、オーバーランをさせないようにすることが記載されている。
この特許文献2には、本発明のように、アクチュエータの回転角制御が不能になってアクチュエータを必要以上に駆動させてしまうような状況になったときでも、傾動部材を物理的に回転不可能にさせるという技術思想は見られない。
但し、前記特許文献2を応用すると、アクチュエータの制御不能な状況を当該アクチュエータの制御系自身で認識したときに、アクチュエータを強制的に駆動停止させるというように、前記制御系にフェールセーフプログラムを組み込むことにより対処することが可能と考えられる。
しかしながら、その場合、前記制御系のフェールセーフプログラムにエラーが発生すると、前記アクチュエータのオーバーランを防止できなくなる。ここに改良の余地がある。
このような事情に鑑み、本発明は、車両のシフト切替装置やパーキング装置等といった状態切替要素の駆動装置において、それが制御不能になっても、傾動部材を予め規定した傾き角しか駆動できないように制限することを目的としている。
また、本発明は、前述した駆動装置を備えるパーキング装置の提供を目的としている。さらに、本発明は、前述した駆動装置を備えるレンジ切替装置の提供を目的としている。
本発明は、回転動力を出力するアクチュエータと、このアクチュエータにより傾動される傾動部材とを含み、かつ前記アクチュエータで前記傾動部材を規定角度傾動させることにより直線的に押し引きされることで状態が切り替わる状態切替要素を駆動するための駆動装置であって、前記傾動部材の傾き角を物理的に制限するための回転角制限手段を備え、前記アクチュエータは、回転動力発生部と、この回転動力発生部で発生した回転動力を減速して外部へ出力する減速機構と、減速機構の最終減速ギアの回転中心に一体に設けられかつ前記傾動部材の傾動支軸が同軸かつ一体回転可能に連結される出力軸と、全体を覆うとともに前記出力軸の軸方向一端側を外部に露呈させるための開口を有するケースとを含み、前記回転角制限手段は、前記最終減速ギアおよび前記ケースのうちいずれか一方に相手側へ向けて突出するように設けられる突起と、前記最終減速ギアおよび前記ケースのうち残り他方に前記最終減速ギアの規定角度以上の回転に伴い前記突起と当接するように設けられる正回転用ストッパおよび逆回転用ストッパとを含み、前記最終減速ギアの回転角を制限することで間接的に前記傾動部材の傾き角を制限する構成とされる、ことを特徴としている。
この構成によれば、回転角制限手段で傾動部材の傾き角を物理的に制限させるようにしているから、仮にアクチュエータに目標回転角以上の駆動信号が入力され続けるような制御異常が発生したとしても、傾動部材の傾きが物理的かつ強制的に停止されるとともに、アクチュエータが駆動停止されるようになる。
これにより、傾動部材から状態切替要素に必要以上の駆動力が伝達されなくなるので、状態切替要素に必要以上の動きを強いることがなくなる。
また、回転角制限手段について、傾動部材の傾き角を直接的に制限する構成とせずに、傾動部材を駆動するための駆動装置に設けるようにしている場合、回転角制限手段の構成を具体化するうえで設計自由度が広がる。
さらに、最終減速ギアが規定角度以上回転しようとしたときに、突起と、最終減速ギアの回転方向に応じたいずれか一方のストッパとが円周方向で当接することになって、最終減速ギアの回転を物理的かつ強制的に止めることが可能になる。
前記正回転用ストッパおよび逆回転用ストッパは、前記最終減速ギアに傾動支軸を中心とする円弧に沿って設けられる長孔の長手方向両端の内壁面とされ、前記突起は、前記ケースに前記最終減速ギアの長孔内に挿入される状態で設けられ、前記最終減速ギアが規定角度以上回転したときに、当該最終減速ギアの長孔における二つの内壁面のいずれか一方が前記突起に当接するよう構成される。
このように回転角制限手段を構成する突起および両ストッパを設ける対象を特定すれば、最終減速ギアの回転角を制限する形態が明確になる。
好ましくは、前記最終減速ギアの最大目標回転角の位置と前記いずれか一方のストッパとの間に、適宜の隙間からなる余裕代が確保されるとともに、前記状態切替要素に備える軸方向変位部材の一方向への最大変位位置と当該軸方向変位部材が収納される部材において前記軸方向変位部材の前記一方向変位側の端部に対向する奥壁内面との間に適宜の隙間からなる余裕代が確保され、かつ、前記前者の余裕代と前記後者の余裕代との関係は、前記最終減速ギアが前記いずれか一方のストッパに当接したときに、前記軸方向変位部材が前記奥壁内面に非接触となるように設定される。
この場合、仮に、最終減速ギアが規定角度以上回転しようとしたときに、最終減速ギアがいずれか一方のストッパに当接して強制停止されるが、そのときに、最終減速ギアと連動する傾動部材によって軸方向変位される状態切替要素の軸方向変位部材を、当該軸方向変位部材が収納される部材において前記軸方向変位部材の前記一方向変位側の端部に対向する奥壁内面に当接させないような条件を特定している。これにより、万一の場合における軸方向変位部材と前記奥壁内面との干渉を確実に阻止できるようになる。
また、本発明は、回転動力を出力するアクチュエータと、このアクチュエータにより傾動される傾動部材とを含み、かつ前記アクチュエータで前記傾動部材を規定角度傾動させることにより直線的に押し引きされることで状態が切り替わる状態切替要素を駆動するための駆動装置であって、前記傾動部材の傾き角を物理的に制限するための回転角制限手段を備え、この回転角制限手段は、前記傾動部材または状態切替要素のケースのいずれか一方に相手側へ向けて突出するように設けられる突起と、前記傾動部材または状態切替要素のケースの残り他方に前記傾動部材の適宜角度の傾きに伴い前記突起と当接するように設けられる正回転用ストッパおよび逆回転用ストッパとを含み、前記傾動部材の傾き角を直接的に制限する構成とされる、ことを特徴としている。
このように、回転角制限手段について傾動部材を直接的に制限する構成とすることができる。
好ましくは、前記正回転用ストッパおよび逆回転用ストッパは、前記傾動部材に傾動支軸を中心とする円弧に沿って設けられる長孔の長手方向両端の内壁面とされ、前記突起は、前記状態切替要素のケースに前記傾動部材の長孔内に挿入される状態で設けられ、前記傾動部材が規定角度以上傾いたときに、当該傾動部材の長孔におけるいずれか一方の内壁面が前記突起に当接するよう構成される。
このように回転角制限手段を構成する突起および両ストッパを設ける対象を特定すれば、傾動部材の傾き角を制限する形態が明確になる。
ところで、前述したような状態切替要素としては、例えば自動変速機のレンジ切替装置や、パーキング装置等とすることが可能である。
本発明に係る自動変速機のレンジ切替装置は、人的に操作されてシフトレンジを選択するためのシフト操作手段と、シフト操作手段で選択されるシフトレンジの位置を検出する検出手段と、検出手段からの検出出力に基づき自動変速機に備えるシフトレンジ切替用の油圧制御装置の一構成要素であるマニュアルバルブの状態を変更するための駆動装置とを含み、前記駆動装置が、前述した構成とされている、ことを特徴としている。
この場合、レンジ切替装置の駆動装置を前述した構成としているから、マニュアルバルブの状態切り替え時に必要以上の動きを強いられるといった心配がなくなる等、信頼性を向上することが可能になる。
本発明に係るパーキング装置は、変速機の出力軸に外装固定されるパーキングギアと、パーキングギアに係止される爪を有しかつ前記パーキングギアに接近してパーキングギアに爪を係止させて回転不可能とするロック位置や、前記パーキングギアから離隔してパーキングギアから爪を離脱させて回転可能とするアンロック位置に変位されるパーキングロックポールと、パーキングロックポールをパーキングギアに対して遠近変位させるよう押し引きされるパーキングロッドと、パーキングロッドを押し引きするための駆動装置とを含み、前記駆動装置が、前述した構成とされている、ことを特徴としている。
この場合、パーキング装置の駆動装置を前述した構成としているから、ロックまたはアンロック動作時に必要以上の動きを強いられるといった心配がなくなる等、信頼性を向上することが可能になる。
本発明に係る状態切替要素の駆動装置では、アクチュエータの制御異常が万一発生した場合でも、傾動部材の傾き角を物理的に制限することが可能になるから、本発明に係る駆動装置の駆動対象となる状態切替要素に必要以上の動きを強いるといった心配がなくなる等、信頼性の向上に貢献できる。
本発明に係る自動変速機のレンジ切替装置では、それの駆動装置を前述した構成としているから、マニュアルバルブの状態切り替え時に必要以上の動きを強いられるといった心配がなくなる等、信頼性の向上に貢献できる。
本発明に係るパーキング装置は、それの駆動装置を前述した構成としているから、ロックまたはアンロック動作時に必要以上の動きを強いられるといった心配がなくなる等、信頼性の向上に貢献できる。
以下、本発明の実施形態について図1から図14を参照して詳細に説明する。
まず、図1から図7に、本発明に係る自動変速機のレンジ切替装置の一実施形態を示している。ここで、本発明の特徴を適用した部分の説明に先立ち、レンジ切替装置の概略構成について、図1から図3を参照して説明する。
自動車等の車両に搭載される自動変速機は、例えば車両運転席近傍に設置されるシフト操作手段としてのシフトレバー1等で選択されたシフトレンジに対応し、例えばパーキングレンジP,リバースレンジR,ニュートラルレンジN,ドライブレンジD等を成立するようになっている。
この実施形態のレンジ切替装置10は、いわゆるシフトバイワイヤ方式と呼ばれるものであり、主として、自動変速機のレンジ切替用のマニュアルバルブ20と、パーキング装置30と、駆動装置40とを含んだ構成になっている。
マニュアルバルブ20は、図示していない自動変速機の変速機構部に備える各種のブレーキやクラッチの係合動作を制御する油圧制御装置の構成要素の一つである。
なお、前記油圧制御装置は、一般的に公知であるが、前記マニュアルバルブ20の他に、前記各種のブレーキやクラッチの係合動作を制御する複数のリニアソレノイドバルブを備えており、シフトレバー1が操作されたときに、マニュアルバルブ20が作動されて前記各リニアソレノイドバルブに対する作動油供給経路が変更されることによって、前記操作に対応するレンジを成立するものである。
このマニュアルバルブ20は、一般的に公知のスプールバルブと呼ばれる形態とされており、主として、バルブボディ21と、スプール22とを含んだ構成になっている。
バルブボディ21は、自動変速機ケース内の適宜場所に固定されかつ適宜の給油ポートや排出ポートを有している。スプール22は、バルブボディ21に軸方向変位可能に収納されている。
パーキング装置30は、自動変速機のアウトプットシャフト2を回転不可能なロック状態あるいは回転可能なアンロック状態に切り替えるもので、主として、パーキングギア31と、パーキングロックポール32と、パーキングロッド33とを含んだ構成になっている。
パーキングギア31は、自動変速機のアウトプットシャフト2に一体回転可能に外装固定されている。
パーキングロックポール32は、パーキングギア31の近傍に一端側を支点として傾動自在となるように配置されている。このパーキングロックポール32の長手方向途中には、パーキングギア31の歯間に係入または離脱可能とされる爪32aが設けられている。
パーキングロッド33は、自動変速機のアウトプットシャフト2と略平行に前端側または後端側に変位されるように配置されている。
このパーキングロッド33の前端は、図1に示すように、下記する駆動装置40のディテントプレート60に連結されていて、このディテントプレート60の傾動動作によって押し引きされる。
また、パーキングロッド33の後端には、パーキングロックポール32を傾動させるためのテーパコーン37が設けられている。このテーパコーン37は、コイルスプリング38によりパーキングギア31側へ押圧されている。このコイルスプリング38は、パーキングロッド33に外装されており、その一端がパーキングロッド33に係止固定されている止め輪39によって受け止められている。
駆動装置40は、シフトレバー1で選択されたシフトレンジ(P,R,N,D)を成立させるために、マニュアルバルブ20やパーキング装置30を作動させるもので、主として、アクチュエータ50と、傾動部材としてのディテントプレート60とを含んで構成されている。
アクチュエータ50は、詳細に図示していないが、例えば図3に示すように、電動モータ等の回転動力発生部51と、減速機構52と、出力軸53とを、ケース54内に収納した構成になっている。
このアクチュエータ50は、ケース54の外径側円周数ヶ所に設けられている取付片55を、自動変速機ケース3(図3のみに記載)にボルトで留めることによって、取り付けられる。
減速機構52は、詳細に図示していないが、例えば複数の歯車を組み合わせた歯車機構、サイクロイドギヤを用いる機構や、遊星歯車機構等のいずれかとされる。この減速機構52の入力ギアは、図示していないが、回転動力発生部51のロータ軸に連結されている。また、減速機構52に備える最終減速ギア52aの回転中心に、出力軸53が一体に設けられている。
ケース54の所定領域には、出力軸53の端部を外部に露呈するための筒形ボス部56が設けられている。この筒形ボス部56に対して最終減速ギア52aの出力軸53が非接触とされていて、出力軸53が回転自在になっている。筒形ボス部56の開口から出力軸53が外部に露呈している。
ディテントプレート60は、アクチュエータ50の出力をマニュアルバルブ20のスプール22やパーキング装置30のパーキングロッド33に伝達するものである。
このディテントプレート60は、外形が扇形に形成されており、その傾動中心となる領域には、当該ディテントプレート60と別体の傾動支軸61が貫通する状態で一体回転可能に固定されるようになっている。
具体的に、ディテントプレート60と傾動支軸61との連結は、例えば図3に示すように、ディテントプレート60の傾動支点部分に円筒ボス部を設けるとともに、この円筒ボス部の内孔にメススプラインを設け、円筒ボス部に傾動支軸61のオススプラインをスプライン嵌合することによって連結する形態になっている。
これにより、傾動支軸61が回転されると、それと一体にディテントプレート60が回転(または傾動)するようになる。なお、ディテントプレート60と傾動支軸61とを一体に形成してもよい。
傾動支軸61の軸方向一端側は、アクチュエータ50の出力軸53に同軸かつ一体回転可能に連結されており、また、傾動支軸61の軸方向他端は、図示していないが、例えば自動変速機ケース3等に回動可能に支持される。
このディテントプレート60の傾動支軸61とアクチュエータ50の出力軸53との連結は、スプライン嵌合とされている。つまり、傾動支軸61の一端側外周には、オススプライン(符号省略)が設けられており、また、アクチュエータ50の出力軸53には、その内径側の横穴部分の内周面にメススプライン(符号省略)が設けられている。これにより、アクチュエータ50でもって傾動支軸61を正逆両方向に所定角度回転駆動すると、ディテントプレート60が傾動されるようになるのである。
そして、ディテントプレート60の所定位置には、マニュアルバルブ20のスプール22の前端が連結されているとともに、パーキング装置30のパーキングロッド33の前端が連結されている。これにより、ディテントプレート60を傾動させると、マニュアルバルブ20のスプール22が軸方向に変位させられるとともに、パーキングロッド33が軸方向に変位させられるようになる。
なお、ディテントプレート60に対するスプール22の連結形態については、ディテントプレート60の所定位置に傾動支軸61と平行に取り付けられるピン75を、スプール22の外端部分に設けられている二枚の円板の間に介装させるようにしている。
また、ディテントプレート60に対するパーキングロッド33の連結形態としては、ディテントプレート60の長手方向一端側に設けられる貫通孔76に、パーキングロッド33の先端屈曲部を挿入してから、この先端屈曲部に図示省略のスナップリングや係止ピン等を装着したり、あるいは先端屈曲部を塑性変形したりすることによって抜け止め固定するようになっている。
このディテントプレート60は、シフトレバー1により選択されるシフトレンジ(例えばパーキングレンジP、リバースレンジR、ニュートラルレンジNならびにドライブレンジD)に対応して例えば四段階に傾動されて、その傾動姿勢に応じてマニュアルバルブ20のスプール22を軸方向に四段階にスライドさせるようになっている。
そのために、ディテントプレート60の上端側には、例えばサインカーブ形状の波形部64が設けられている。
この波形部64は、シフトレバー1における四段階のシフトレンジ(パーキングレンジP、リバースレンジR、ニュートラルレンジNならびにドライブレンジD)に対応する数(四つ)の谷を有している。そして、図2に示すように、ディテントプレート60において四つの谷の近傍には、「P,R,N,D」というマークが付記されている。
ディテントスプリング65は、ディテントプレート60の四段階の傾動姿勢を個別に保持するもので、可撓性を有する帯状の板ばねからなり、その先端の二股部分に、ディテントプレート60の波形部64におけるいずれかの谷に係合されるローラ66を回動可能に支持させた構成になっている。
このディテントスプリング65の一端側は、この実施形態においてマニュアルバルブ20のバルブボディ21等に固定されている。
次に、このような構成のレンジ切替装置10の動作について、説明する。
そもそも、通常の変速処理では、シフトレバー1を運転者が手動操作することにより、自動変速機のパーキングレンジ(P),リバースレンジ(R),ニュートラルレンジ(N),ドライブレンジ(D)等のいずれかが選択されると、この選択されたレンジポジションが何なのかがレンジポジションセンサ4で検出される。
このレンジポジションセンサ4からの検出出力に基づき電子制御装置(ECU:Electronic Control Unit)5が前記選択されたレンジポジションを認識し、この電子制御装置5がアクチュエータ50の出力軸53を正回転または逆回転させるよう駆動し、傾動支軸61およびディテントプレート60を規定角度だけ回転(傾動)させる。
このとき、ディテントプレート60の波形部64の山を乗り越えることによってディテントスプリング65が一旦弾性変形してローラ66が波形部64における次の谷に係合することになり、ディテントプレート60がディテントスプリング65により位置決め保持される。
このディテントプレート60の傾動によりマニュアルバルブ20のスプール22が軸方向にスライドされ、マニュアルバルブ20が「P」,「R」,「N」,「D」のうちの選択されたレンジポジションへと切り替えられる。これにより、前記図示していない油圧制御装置が適宜に駆動されて自動変速機における適宜の変速段を成立することになる。
なお、パーキングレンジPが選択された場合には、マニュアルバルブ20が「P」ポジションに切り替えられるとともに、パーキング装置30のパーキングロッド33が軸方向にスライドされ、パーキングロックポール32の爪32aをパーキングギア31に係合させるようになる。これにより、自動変速機のアウトプットシャフト2が回転不可能なロック状態にされる。
また、パーキングレンジPの位置からそれ以外のレンジが選択された場合には、電子制御装置5は、アクチュエータ50を駆動することにより、傾動支軸61を逆回転方向に所定角度回転させることにより、ディテントプレート60が前記と同方向に傾けられることになり、それに伴いパーキングロッド33およびテーパコーン37が前記と逆向きに軸方向にスライドされて、テーパコーン37によるパーキングロックポール32の押し上げ力を解除する。これにより、パーキングロックポール32が下向きに下がって、その爪32aがパーキングギア31の歯間から抜け出るので、アウトプットシャフト2が回転可能なアンロック状態にされる。それと同時に、マニュアルバルブ20のスプール22が目標の位置に変位されて、油圧制御装置において適宜の作動油供給経路を作成する。
ここで、本発明の特徴を適用した部分について、図3から図7を参照して詳細に説明する。
要するに、上述したレンジ切替装置10における駆動装置40に、ディテントプレート60の傾き角を物理的に制限するための回転角制限手段(符号省略)を設けている。
この実施形態での回転角制限手段は、ディテントプレート60の動きを直接的に制限せずに、アクチュエータ50の最終減速ギア52aの回転角を制限することで間接的にディテントプレート60の傾き角を制限するようにしている。
この回転角制限手段は、図4に示すように、最終減速ギア52aそのものと、アクチュエータ50のケース54において最終減速ギア52aの正回転側(パーキングレンジP側)に設けられる正回転用ストッパとしての壁部54aと、アクチュエータ50のケース54において最終減速ギア52aの逆回転側(ドライブレンジD側)に設けられる逆回転用ストッパとしての壁部54bとで構成されている。
最終減速ギア52aは、いわゆる平歯ギアとされている。この平歯ギアとは、外形が扇形に形成されているとともに、その湾曲辺部分にギアが設けられたようなもののことを言う。
正回転用ストッパとしての壁部54aおよび逆回転用ストッパとしての壁部54bは、アクチュエータ50のケース54の周壁部分において下側に斜めに形成されている部分とされている。
つまり、平歯ギアからなる最終減速ギア52aの回転に伴い、回転方向下流側の側辺が、それに対応する壁部54aまたは54bに当接すると、それ以上の最終減速ギア52aの回転が阻止されるようになる。
この実施形態では、二つの壁部54a,54bの内面に、当接時の衝撃および音を吸収、減衰するための緩衝部材71,72が取り付けられている。この緩衝部材71,72としては、例えば適宜の弾性を有する合成樹脂材や発泡材等、任意に選択することができる。但し、この緩衝部材71,72を設けていない構成も本発明に含まれる。
この他、回転角制限手段(52a,54a,54b)で制限する回転角は、ディテントプレート60のパーキングレンジPからドライブレンジDまでの傾動角度に基づき、設定される。
次に、動作について説明する。
(a)シフトレンジをパーキングレンジPにする場合、アクチュエータ50の最終減速ギア52aを目標回転角だけ正回転させる。このパーキングレンジPへ最終減速ギア52aを回転させるときの目標回転角が、一方向での最大目標回転角に相当する。
ここで、電子制御装置5によるアクチュエータ50の制御動作が正常な場合には、最終減速ギア52aが目標回転角の位置で停止する。
この正常停止状態では、図4の一点鎖線で示すように、最終減速ギア52aの一側辺と正回転用ストッパとしての壁部54a(緩衝部材71)との間に、適宜の隙間からなる余裕代αPが確保されるとともに、図7に示すように、マニュアルバルブ20のスプール22の内端とバルブボディ21の奥壁内面との間に、適宜の隙間からなる余裕代βPが確保される。
これらの余裕代αP,βPは、下記する制御異常時において、スプール22の内端をバルブボディ21の奥壁内面に干渉させないようにするために、αP<βPの関係に設定される。
ところが、仮に、電子制御装置5によるアクチュエータ50の制御異常等の原因によって最終減速ギア52aが前記目標回転角を越えてオーバーランした場合には、例えば図5に示すように、最終減速ギア52aの一側辺が正回転用ストッパとしての壁部54aに当接することになって、最終減速ギア52aの正回転が強制的に停止されるようになる。
これにより、最終減速ギア52aの出力軸53に傾動支軸61を介して連通連結されてあるディテントプレート60が必要以上に傾かなくなり、それに伴いマニュアルバルブ20のスプール22およびパーキング装置30のパーキングロッド33が、共に停止される。
そのとき、ディテントプレート60は、ディテントスプリング65の弾力により例えば目標傾き姿勢に近い姿勢で保持されるので、シフトレンジがパーキングレンジPに保たれる。
このような動作異常時においては、マニュアルバルブ20のスプール22が、図7の破線で示すように、パーキングレンジPに対応する位置よりも若干奥に変位されるが、その位置でも、スプール22の内端がバルブボディ21の奥壁内面に接触することがない。このようにするために、前述したように余裕代αP,βPの関係を、αP<βPに特定しているのである。
しかも、図示していないが、パーキング装置30がロック状態になったままになるが、パーキングロッド33が正常よりも若干奥に変位されることを考慮し、このパーキングロッド33の奥端を自動変速機内の適宜の構成要素(図示省略)に当接させないように、それらの相対位置関係が、適宜セッティングされている。
(b)一方、シフトレンジをドライブレンジDにする場合、アクチュエータ50の最終減速ギア52aを目標回転角だけ逆回転させる。このドライブレンジDへ最終減速ギア52aを回転させるときの目標回転角が、他方向での最大目標回転角に相当する。
ここで、電子制御装置5によるアクチュエータ50の制御動作が正常な場合には、最終減速ギア52aが逆回転用ストッパとしての壁部54bに対して非接触となった適宜の位置で停止する。
この正常停止状態では、図4の二点鎖線で示すように、最終減速ギア52aの一側辺と逆回転用ストッパとしての壁部54b(緩衝部材72)との間に、適宜の隙間からなる余裕代αDが確保される。
このドライブレンジD側については、上述したようなマニュアルバルブ20のスプール22の干渉等といった不具合は生じないが、スプール22がバルブボディ21から抜け出てしまうことが懸念されるので、前記余裕代αDについては、スプール22の抜け出しを阻止するように設定すればよい。
ところが、仮に、電子制御装置5によるアクチュエータ50の制御異常等の原因によって最終減速ギア52aが前記目標回転角を越えてオーバーランした場合には、例えば図6に示すように、最終減速ギア52aの他側辺が逆回転用ストッパとしての壁部54bに当接することになって、最終減速ギア52aの逆回転が強制的に停止されるようになる。
これにより、最終減速ギア52aの出力軸53に傾動支軸61を介して連通連結されてあるディテントプレート60が必要以上に傾かなくなるので、マニュアルバルブ20のスプール22およびパーキング装置30のパーキングロッド33が、共に停止される。
そのとき、ディテントプレート60は、ディテントスプリング65の弾力によって、例えば目標傾き姿勢に近い姿勢に保持されるので、シフトレンジがドライブレンジDに保たれる。
このような(a),(b)のいずれの強制停止時において、実際には、最終減速ギア52aは壁部54a,54bに直接的に当接せずに、緩衝部材71,72に当接するようになっているので、当接時の衝撃および音が吸収、減衰されるようになっている。
ところで、壁部54a,54bの厚みや材質は、任意であるが、最終減速ギア52aが当接するときの衝撃荷重、最終減速ギア52aが当接している状態でアクチュエータ50から作用する最大トルク、ならびに耐疲労破損性能等を考慮し、必要な強度を確保するように設定するのが好ましい。
参考までに、二つの壁部54a,54bの厚みは、それぞれ異なる厚みに設定することも可能である。例えば、正回転用ストッパとしての壁部54aを、逆回転用ストッパとしての壁部54bよりも厚くして強度を高めるようにしてもよい。
そもそも、上述したように、正回転用ストッパとしての壁部54aを設ける理由が、マニュアルバルブ20のスプール22をバルブボディ21の奥壁内面に干渉させないようにするためである。したがって、前記壁部54aの強度を必要十分に高めることによって、前記スプール22の干渉を確実に回避させるようにすれば、比較的高価なマニュアルバルブ20を保護するうえで有利になると言えるのである。
以上説明したように、本発明の特徴を適用した実施形態では、アクチュエータ50の最終減速ギア52aを予め規定した回転角範囲のみしか物理的に回転できないような構造とすることにより、ディテントプレート60の傾き角を制限するようになっている。
これにより、仮に、アクチュエータ50を制御する電子制御装置5のフェールに起因してアクチュエータ50の回転角制御が不能になって目標回転角を越えるような状況になったとしても、回転角制限手段(最終減速ギア52a、壁部54a,54b)でもってアクチュエータ50の最終減速ギア52aおよびディテントプレート60を必要以上に回転させないように強制的に止めることができる。
したがって、例えばアクチュエータ50をオーバーランさせるような制御異常が発生しても、ディテントプレート60が必要以上に傾動されてしまうこと自体を防止することができる。そのため、例えばマニュアルバルブ20のスプール22が必要以上に動かされてバルブボディ21の奥壁に干渉してしまうといった現象や、パーキング装置30のパーキングロッド33が必要以上に動かされて自動変速機内の適宜の構成要素(図示省略)に干渉してしまうといった現象の発生を未然に回避できるようになる。
しかも、回転角制限手段について、アクチュエータ50の回転動力発生部51から出力軸53に至る動力伝達経路の最下流に位置する最終減速ギア52aを利用しているので、前記動力伝達経路に内在する回転角の遊び(例えば減速機構52の部品精度や組み付け精度による噛合部のバックラッシ等)を予め把握しておき、この遊びを加味して最終減速ギア52aの出力軸53の目標回転角を設定することによって、前記遊びが出力軸53から傾動支軸61に伝達されずに済むようになり、回転角制限手段(52a,54a,54b)による回転角制限範囲のばらつきを低減するうえで有利となる。
参考までに、仮に、回転角制限手段(52a,54a,54b)を、アクチュエータ50の回転動力発生部51から出力軸53に至る動力伝達経路の上流側に設けた場合には、前記動力伝達経路に内在する回転角の遊びが、アクチュエータ50側で除去することができないので、出力軸53から傾動支軸61に伝達されてしまうことになり、傾動支軸61の回転角制御の精度低下が懸念される。
この他、回転角制限手段の構成要素(52a,54a,54b)について、最終減速ギア52aおよびアクチュエータ50のケース54に一体に設けたものとしているので、回転角制限手段の組み付け作業が不要になる。これにより、組み付け過程において誤差が積み重なるといったことが無く、要するに、最終減速ギア52aやケース54等の製造公差と、最終減速ギア52aの出力軸53と傾動支軸61とのスプライン嵌合部分のバックラッシとが、回転角制限手段(52a,54a,54b)による回転角制限範囲の精度決定要因となる。そのため、ディテントプレート60の回転角制限範囲を可及的に高精度に設定することが可能になる。
次に、図8および図9を参照して、本発明に係るパーキング装置30の一実施形態について、詳細に説明する。
この実施形態のパーキング装置30は、要するに、前述したレンジ切替装置10において自動変速機のレンジ切替用のマニュアルバルブ20を排除するとともに、ディテントプレート60に設けてある位置決め用の波形部64の谷を二つに減らしたような構成になっている。
パーキング装置30の主たる構成は、前述したとおりであり、パーキングギア31と、パーキングロックポール32と、パーキングロッド33と、駆動装置40(アクチュエータ50、ディテントプレート60)とを含んで構成されている。
そして、パーキング装置30の駆動装置40は、例えばパーキングボタン等のパーキング操作部材7の操作に応答して電子制御装置(ECU)5により電気的に制御されるようになっている。また、図示していないが、ディテントスプリング65の基端側は、例えば自動変速機ケース3等のような固定部分に取り付けられる。
このようなパーキング装置30の基本的な動作を説明する。
まず、運転者がパーキング操作部材7によりパーキングロックを選択する操作を行うと、パーキング操作部材7から電子制御装置5にパーキングロック信号が入力される。この電子制御装置5は、パーキングロック信号の入力に応答してアクチュエータ50を駆動することにより、傾動支軸61をロック方向例えば正回転方向に所定角度回転させる。
これにより、傾動支軸61と一体的にディテントプレート60が前記同方向に傾けられることになり、それに伴いパーキングロッド33が後端側へ押される。そして、テーパコーン37の大径側がパーキングロックポール32を上向きに押し上げて、その爪32aがパーキングギア31の歯間に係入される。これにより、自動変速機のアウトプットシャフト2が回転不可能なロック状態にされる。
一方、運転者がパーキング操作部材7でパーキング解除を選択する操作を行うと、パーキング操作部材7から電子制御装置5にパーキング解除信号が入力される。この電子制御装置5は、パーキング解除信号の入力に応答してアクチュエータ50を駆動することにより、傾動支軸61をアンロック方向例えば逆回転方向に所定角度回転させる。
これにより、傾動支軸61と一体的にディテントプレート60が前記と同方向に傾けられることになり、それに伴いパーキングロッド33およびテーパコーン37が前端側へ引かれて、テーパコーン37によるパーキングロックポール32の押し上げ力が解除されるので、パーキングロックポール32が下向きに下がって、その爪32aがパーキングギア31の歯間から抜け出る。これにより、アウトプットシャフト2が回転可能なアンロック状態にされる。
なお、前述したロック状態やアンロック状態が成立すると、ディテントプレート60の適宜の溝にディテントスプリング65のローラ66が係合してディテントプレート60の姿勢が位置決め保持されるようになる。
以上説明したようなパーキング装置30でも、その駆動装置40に、前述したレンジ切替装置10の駆動装置40と同様に、回転角制限手段(最終減速ギア52a、ストッパ用の壁部54a,54b)が設けられている。そのことについての重複説明や詳細な図示は割愛する。
つまり、このようなパーキング装置30において、仮にアクチュエータ50の電子制御装置5のフェールが原因となってアクチュエータ50をオーバーランさせようとする状況になったとしても、回転角制限手段(最終減速ギア52a、ストッパ用の壁部54a,54b)でもってアクチュエータ50の最終減速ギア52aを必要以上に回転させないように強制的に止めることができる。
これにより、アクチュエータ50からディテントプレート60に駆動力が伝達されなくなるので、ディテントプレート60が必要以上に傾動されずに済む。したがって、パーキング装置30のパーキングロッド33が必要以上に変位することがなくなるので、当該パーキングロッド33が自動変速機における適宜の構成要素等(図示省略)に干渉してしまうといった、好ましくない事態が発生せずに済む。
なお、本発明は、前記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲で包含されるすべての変形や応用が可能である。以下、本発明の他の実施形態を例に挙げる。
(1)前記各実施形態で説明したレンジ切替装置10やパーキング装置30は、フロントエンジン・リアドライブ(FR)形式やフロントエンジン・フロントドライブ(FF)形式等の自動変速機に組み込まれて使用される。また、前記自動変速機は有段式あるいは無段式に限られない。さらに、自動変速機に限らず、トルクコンバータを用いない手動式変速機にも組み込むことが可能である。
(2)前記実施形態では、アクチュエータ50の出力軸53とディテントプレート60の傾動支軸61とを回転一体に連結する形態として、スプライン嵌合とした例を挙げている。
それに代えて、例えば傾動支軸61の軸方向外端側の外形形状と、出力軸53の横穴部分の断面形状とについて、互いに嵌合可能に、例えば小判形状、正方形、三角形等にすることが可能である。なお、小判形状とは、断面円形の軸体において円周方向で180度対向する二箇所に平坦面を平行に対向するように設けたような形状のことである。
このようにしても、アクチュエータ50の出力軸53とディテントプレート60の傾動支軸61とを回転一体にかつ軸方向変位可能に連結することが可能になる。
(3)上記実施形態において、最終減速ギア52aの回転角制限範囲の調整を可能とするために、図10に示すように、アクチュエータ50のケース54における逆回転用ストッパとしての壁部54bに、調整用ボルト79を取り付けることが可能である。この調整用ボルト79のねじ込み量を調整することによって、前記回転角制限範囲を変更することができる。
なお、調整用ボルト79は、正回転用ストッパとしての壁部54a側に設置してもよいし、また、両方の壁部54a,54bに設置してもよい。
(4)図11および図12を参照して、回転角制限手段の他の実施形態を説明する。つまり、回転角制限手段として、アクチュエータ50のケース54の前面に固定される突起81と、最終減速ギア52aに設けられる長孔82とで構成することができる。
詳しくは、突起81は、丸棒形状とされており、ディテントプレート60の傾動支軸61と平行にかつ最終減速ギア52a側に向けて突出するような姿勢でアクチュエータ50のケース54に、片持ち梁状に固定されている。
長孔82は、最終減速ギア52aの出力軸53を中心とする円弧に沿って設けられており、この長孔82内に前記突起81が適宜の隙間をもって挿入されている。
この長孔82において、長手方向一端側の内壁面83が正回転用ストッパとされ、また、長手方向他端側の内壁面84が逆回転用ストッパとされる。
これにより、アクチュエータ50の最終減速ギア52aを正回転させる際に、仮にアクチュエータ50の制御異常によって最終減速ギア52aが目標回転角を越えて回転したときに、図12の一点鎖線で示すように、長孔82の正回転用ストッパとしての内壁面83が突起81に当接して、最終減速ギア82aが強制的に停止されるようになる。
一方、最終減速ギア52aを逆回転させる際に、仮にアクチュエータ50の制御異常によって最終減速ギア52aが目標回転角を越えて回転したときに、図12の二点鎖線で示すように、長孔82の逆回転用ストッパとしての内壁面84が突起81に当接して、最終減速ギア52aの逆回転が強制的に停止されるようになる。
ところで、長孔82の円周方向長さは、任意であり、また、突起81の形状や素材は、要求される強度を考慮し、適宜に設定される。さらに、突起81は、アクチュエータ50のケース54と一体に形成されるものであってもよいし、また、別体物、例えば適宜のボルト等であってもよい。仮に、突起81をボルトとする場合には、その軸部を長孔82内に挿入すればよい。
(5)上記実施形態では、ディテントプレート60の傾き角を制限するにあたって、ディテントプレート60の動きを直接的に制限する形態とせずに、アクチュエータ50の最終減速ギア52aの回転角を制限することで間接的にディテントプレート60の傾き角を制限する形態にしている。しかしながら、ディテントプレート60の傾き角を直接的に制限する形態にすることができる。
まず、図13に示すように、図3から図7に示す実施形態と類似させて、ディテントプレート60の傾動方向両側に、正回転用ストッパとしの壁部3aと逆回転用ストッパとしての壁部3bとを設け、例えばアクチュエータ50の制御異常等によってディテントプレート60が最大目標傾き角を越えて傾動されたときに、そのいずれか一方の側辺が対応する壁部3aまたは3bに当接して、ディテントプレート60の傾きを物理的に停止させるように構成することができる。
また、図14に示すように、上記(4)に示す実施形態と類似させて、ディテントプレート60に長孔82を設け、この長孔82に挿入可能な突起81を自動変速機ケース3の適宜場所(図示省略)に設けるように構成することができる。
この場合、アクチュエータ50の最終減速ギア52aを正回転させる際に、アクチュエータ50の制御異常によってディテントプレート60が目標回傾き角を越えて傾動されたときに、ディテントプレート60に設けてある長孔82の正回転用ストッパとしての内壁面83が突起81に当接して、ディテントプレート60の傾きが強制的に停止されるようになる。それにより、アクチュエータ50の最終減速ギア52aの回転も停止されるようになる。
一方、最終減速ギア52aを逆回転させる際に、アクチュエータ50の制御異常によってディテントプレート60が目標傾き角を越えて傾動されたときに、ディテントプレート60に設けてある長孔82の逆回転用ストッパとしての内壁面84が、突起81に当接して、ディテントプレート60の傾きが強制的に停止されるようになる。それにより、アクチュエータ50の最終減速ギア52aの回転も停止されるようになる。
本発明に係るレンジ切替装置の一実施形態の概略構成を示す斜視図である。 図1のレンジ切替装置の側面図で、ニュートラルレンジNを示している。 図1のアクチュエータの出力軸とディテントプレートの傾動支軸との連結部分を断面にして示す側面図である。 図3の(4)−(4)線断面の矢視図である。 図4において最終減速ギアが正回転方向(パーキングレンジP側)で強制停止された状態を示す図である。 図4において最終減速ギアが逆回転方向(ドライブレンジD側)で強制停止された状態を示す図である。 図1のマニュアルバルブを横断面にして簡易に示した図で、スプールの内端とバルブボディの奥壁との関係を示している。 本発明に係るパーキング装置の一実施形態の概略構成を示す斜視図である。 図8のパーキング装置の側面図で、アンロック状態を示している。 本発明に係る駆動装置の他の実施形態で、図4に対応する図である。 本発明に係る駆動装置の他の実施形態で、図3に対応する図である。 図11の(12)−(12)線断面の矢視図である。 本発明に係る駆動装置の他の実施形態で、ディテントプレートの傾き角を直接的に制限する回転角制限手段を示す図である。 本発明に係る駆動装置の他の実施形態で、ディテントプレートの傾き角を直接的に制限する他の回転角制限手段を示す図である。
符号の説明
1 シフトレバー(シフト操作手段)
2 自動変速機のアウトプットシャフト
4 シフトポジションセンサ
5 電子制御装置
10 レンジ切替装置(状態切替要素)
20 マニュアルバルブ
30 パーキング装置(状態切替要素)
31 パーキングギア
32 パーキングロックポール
32a パーキングロックポールの爪
33 パーキングロッド
40 駆動装置
50 アクチュエータ
51 アクチュエータの回転動力発生部
52 アクチュエータの減速機構
52a 減速機構の最終減速ギア
53 アクチュエータの出力軸
54 アクチュエータのケース
54a ケースにおいて正回転用ストッパとしての壁部
54b ケースにおいて逆回転用ストッパとしての壁部
60 ディテントプレート(傾動部材)
61 ディテントプレートの傾動支軸

Claims (7)

  1. 回転動力を出力するアクチュエータと、このアクチュエータにより傾動される傾動部材とを含み、かつ前記アクチュエータで前記傾動部材を規定角度傾動させることにより直線的に押し引きされることで状態が切り替わる状態切替要素を駆動するための駆動装置であって、
    前記傾動部材の傾き角を物理的に制限するための回転角制限手段を備え
    前記アクチュエータは、回転動力発生部と、この回転動力発生部で発生した回転動力を減速して外部へ出力する減速機構と、減速機構の最終減速ギアの回転中心に一体に設けられかつ前記傾動部材の傾動支軸が同軸かつ一体回転可能に連結される出力軸と、全体を覆うとともに前記出力軸の軸方向一端側を外部に露呈させるための開口を有するケースとを含み、
    前記回転角制限手段は、前記最終減速ギアおよび前記ケースのうちいずれか一方に相手側へ向けて突出するように設けられる突起と、前記最終減速ギアおよび前記ケースのうち残り他方に前記最終減速ギアの規定角度以上の回転に伴い前記突起と当接するように設けられる正回転用ストッパおよび逆回転用ストッパとを含み、前記最終減速ギアの回転角を制限することで間接的に前記傾動部材の傾き角を制限する構成とされる、ことを特徴とする状態切替要素の駆動装置。
  2. 請求項1に記載の状態切替要素の駆動装置において、
    前記正回転用ストッパおよび逆回転用ストッパは、前記最終減速ギアに傾動支軸を中心とする円弧に沿って設けられる長孔の長手方向両端の内壁面とされ、
    前記突起は、前記ケースに前記最終減速ギアの長孔内に挿入される状態で設けられ、
    前記最終減速ギアが規定角度以上回転したときに、当該最終減速ギアの長孔におけるいずれか一方の内壁面が前記突起に当接するよう構成される、ことを特徴とする状態切替要素の駆動装置。
  3. 請求項1または2に記載の状態切替要素の駆動装置において、
    前記最終減速ギアの最大目標回転角の位置と前記いずれか一方のストッパとの間に、適宜の隙間からなる余裕代が確保されるとともに、
    前記状態切替要素に備える軸方向変位部材の一方向への最大変位位置と、当該軸方向変位部材が収納される部材において前記軸方向変位部材の前記一方向変位側の端部に対向する奥壁内面との間に、適宜の隙間からなる余裕代が確保され、
    かつ、前記前者の余裕代と前記後者の余裕代との関係は、前記最終減速ギアが前記いずれか一方のストッパに当接したときに、前記軸方向変位部材が前記奥壁内面に非接触となるように設定される、ことを特徴とする状態切替要素の駆動装置。
  4. 回転動力を出力するアクチュエータと、このアクチュエータにより傾動される傾動部材とを含み、かつ前記アクチュエータで前記傾動部材を規定角度傾動させることにより直線的に押し引きされることで状態が切り替わる状態切替要素を駆動するための駆動装置であって、
    前記傾動部材の傾き角を物理的に制限するための回転角制限手段を備え、
    この回転角制限手段は、前記傾動部材または状態切替要素のケースのいずれか一方に相手側へ向けて突出するように設けられる突起と、前記傾動部材または状態切替要素のケースの残り他方に前記傾動部材の適宜角度の傾きに伴い前記突起と当接するように設けられる正回転用ストッパおよび逆回転用ストッパとを含み、前記傾動部材の傾き角を直接的に制限する構成とされる、ことを特徴とする状態切替要素の駆動装置。
  5. 請求項4に記載の状態切替要素の駆動装置において、
    前記正回転用ストッパおよび逆回転用ストッパは、前記傾動部材に傾動支軸を中心とする円弧に沿って設けられる長孔の長手方向両端の内壁面とされ、
    前記突起は、前記状態切替要素のケースに前記傾動部材の長孔内に挿入される状態で設けられ、
    前記傾動部材が規定角度以上傾いたときに、当該傾動部材の長孔におけるいずれか一方の内壁面が前記突起に当接するよう構成される、ことを特徴とする状態切替要素の駆動装置。
  6. 人的に操作されてシフトレンジを選択するためのシフト操作手段と、
    シフト操作手段で選択されるシフトレンジの位置を検出する検出手段と、
    検出手段からの検出出力に基づき自動変速機に備えるシフトレンジ切替用の油圧制御装置の一構成要素であるマニュアルバルブの状態を変更するための駆動装置とを含み、
    前記駆動装置が、請求項1から5のいずれか1項に記載の構成とされている、ことを特徴とする自動変速機のレンジ切替装置
  7. 変速機の出力軸に外装固定されるパーキングギアと、
    パーキングギアに係止される爪を有しかつ前記パーキングギアに接近してパーキングギアに爪を係止させて回転不可能とするロック位置や、前記パーキングギアから離隔してパーキングギアから爪を離脱させて回転可能とするアンロック位置に変位されるパーキングロックポールと、
    パーキングロックポールをパーキングギアに対して遠近変位させるよう押し引きされるパーキングロッドと、
    パーキングロッドを押し引きするための駆動装置とを含み、
    前記駆動装置が、請求項1から5のいずれか1項に記載の構成とされている、ことを特徴とするパーキング装置
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