JP5909400B2 - パーキングロック機構 - Google Patents

Description

本発明は、自動変速機のパーキングロック機構に関する。

自動変速機のパーキングロック機構について、特許文献１のようにパーキングロックをケーブルにより手動で行う機構が主流である。一方、シフト機構の動力源に電動モータのような回転式のアクチュエータを備えたシフトドラム方式の変速機構があり、電動アクチュエータによって作動させるシフトバイワイヤのシステムがある。このシステムでは、レンジ切換えを行なうモータでパーキングロックから離脱させるとき、パーキングロック専用のアクチュエータを別途設けるか、特許文献２のように電動モータ（アクチュエータ）の駆動電力を大きくする必要があり、制御が複雑であったり、高コストであった。

特開２０１１−８４１８７号公報 特許第３６９２７９１号公報 実開平１−１７４２７６号公報

本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、シフト用アクチュエータにパーキングロックとしての機構を付与し、シフトドラム軸にパーキングロック機構を備えることによって、簡素な部品の追加だけでパーキングロック機構を実現し、低コストでシフトバイワイヤシステムを得ることにある。

上述の課題を達成するため、本発明のパーキングロック機構は、ギヤチェンジを行う平行ギヤを有する変速軸と、シフト操作を行うシフトドラムとを有する変速機構のパーキングロック機構であって、シフトドラムは、シフトチェンジが可能なギヤ切替え動作範囲と、ギヤ切替え動作範囲を除いた範囲内にパーキングロック機構稼動範囲とを有し、シフトドラムに設けられ、パーキングロック機構稼動範囲内で作用するロック用部材と、ロック用部材が進入可能な凹部が形成されたプレートとを備え、パーキング状態とする場合は、シフトドラムの回転に伴いロック用部材が凹部に進入し、ロック用部材が凹部に当接して移動するに従ってプレートが揺動し、プレートの揺動に伴って、変速軸の出力軸に設けられたパーキングギヤがロックされる。

好適には、パーキングギヤと嵌合することによってパーキングギヤの回転を防止するポウルと、ポウルを移動させるパーキングロッドと、を更に備え、パーキング状態とする場合は、プレートの揺動に伴ってパーキングロッドが移動し、パーキングロッドの移動に従ってポウルが移動し、ポウルの移動に従ってポウルがパーキングギヤと嵌合することで、パーキングギヤがロックされる。

好適には、シフトドラムの回転に伴って、ロック用部材とプレートとがロックされる。

好適には、ロック用部材はピンであり、凹部はプレートに形成された溝であり、ピンがプレートの溝に進入することによってロックされる。

好適には、ロック用部材はギヤであり、凹部はプレートに形成されたギヤ構造であり、ギヤがプレートのギヤ構造に噛合することによってロックされる。

好適には、シフトドラムと連動する回転部材を更に設け、回転部材にロック用部材を形成する。

好適には、ギヤ切替え動作範囲とは、ロック用部材がプレートにロックされない回転範囲であり、パーキングロック機構稼動範囲とは、ロック用部材がプレートにロックされ、シフトチェンジが行われないように形成されている回転範囲である。

本発明により、簡素な部品の追加をするだけで低コストなパーキングロック機構を提供することができる。

本願に係る一実施形態のシフトドラム式変速機機構及びパーキングロック機構を示す斜視図である。 ギヤ切替え動作範囲とパーキングロック機構稼動範囲を説明するための説明図である。 パーキングロック機構の第１の実施形態の説明図である。 回転部材におけるギヤ切替え動作範囲とパーキングロック機構稼動範囲の説明図である。 パーキングロック機構の第２の実施形態の説明図である。 パーキングロック機構の第３の実施形態の説明図である。

以下、第１の実施形態のパーキングロック機構について図１を用いて説明する。

図１は、本願に係る一実施形態のシフトドラム式変速機機構及びパーキングロック機構を示す斜視図である。

本実施形態のパーキングロック機構１００を備えたシフトドラム式変速機１０は、シフトドラム９、入力軸８ａと出力軸８ｂからなる変速軸８、変速軸８に設けられたシフトギアを滑動させるシフトフォーク９２、パーキングギヤ７等からなる。

一般に、シフトドラム式変速機は、遊星歯車による変速と異なり、シフトフォーク９２を作動させて変速する。アクチュエータ９３（電動モータ）によってシフトフォーク９２を作動させる自動変速機である。キヤチェンジを変速軸８に配置される平行ギヤで行い、その切り替えをシフトロッド９１上を滑動するシフトフォーク９２により行い、シフトフォーク９２上のピン（図示せず）がシフトドラム９の溝９ａ、９ｂ、９ｃに組まれていて、アクチュエータ９３の動力がアクチュエータ動力伝達ギヤ９４を介してシフトドラム９に伝達され、シフトドラム９が回転すると、シフトフォーク９２のピンがシフトドラム９の溝に沿って軸方向に動くことによってシフト操作をする。エンジンの出力軸から変速機の入力軸８ａを通して動力が伝わり、変速機の出力軸８ｂを通してタイヤに動力が伝達される。

本実施形態のパーキングロック機構は、回転部材１０１、ピン１０１ａ、ディテントプレート１０２、ディテントスプリング１０３、パーキングロッド１０４、カムスプリング１１３、カム１１６、ポウル１０６等を備える。これらを使用してシフトドラム９の回転動力をパーキングギヤ７に伝達させてこれをロックする。

図２は、ギヤ切替え動作範囲とパーキングロック機構稼動範囲を説明するための説明図である。次に、図２を参照して本実施形態におけるシフトチェンジとパーキングロックの構成を説明する。

シフトドラム９には溝９ａ，９ｂ，９ｃが刻まれており、シフトフォーク９２ａ，９２ｂ，９２ｃ上の各ピンが各溝内を動くことによって、溝が軸方向に屈曲しているところで平行ギヤを繋ぎ換えることによって、１速から５速までの変速が可能である。１速用の屈曲部の始点から５速用の屈曲部の終点までの範囲がギヤ切替え動作範囲Ｃ（図４参照）である。そして、溝が直線状である範囲の一部がパーキングロック機構稼動範囲Ｄ（図４参照）として機能する。
なお、シフトドラム９はアクチュエータ９３からアクチュエータ動力伝達ギヤ９４を使って減速した動力によって回転動作させており、回転部材１０１はシフトドラム９の同軸上に配置するので、パーキングの解除時に必要となるトルクを確保することができる。

図３は、パーキングロック機構の第１の実施形態の説明図である。

回転部材１０１はシフトドラム９の回転に連動するようにシフトドラム９の一端側に設けられる。回転部材１０１の形状は略正円が望ましいが、正多角形等の角形でもよい。
回転部材１０１には、後述するパーキングロック機構稼動範囲Ｄの範囲内にピン１０１ａが設けられる。

ディテントプレート１０２には、ピン１０１ａを進入させる溝１０２ａと、ディテントスプリング１０３の一端と当接する凹部１０２ｃと、パーキングロッド１０４を移動可能に結合させている孔部１０２ｄが形成されている。図３（ａ）の状態は、ディテントプレート１０２は凹部１０２ｃにおいてディテントスプリング１０３を付勢せず当接している。
ディテントプレート１０２は回転軸１０２ｂを有し、溝１０２ａにピン１０１ａが進入するのに伴って、回転軸１０２ｂを中心に揺動する。

パーキングロッド１０４は、一端がディテントプレート１０２に、他端がカムスプリング１１３を介してカム１１６に接続されている。パーキングロッド１０４は、ディテントプレート１０２側の端部がディテントプレート１０２に向かって略直角に屈曲している。

カム１１６は、カムスプリング１１３と反対側が先端に向かって小となるようにテーパー状に傾斜しており、その先の端部にカラー１１８が設けられている。カム１１６の底部はサポート１０５に摺動自在に支持され、その上部はポウル１０６の下部１０６ｃに当接可能に位置している。

ポウル１０６は、出力軸８ｂ上に設けられたパーキングギヤ７とカム１１６との間に介装されている。そして、ポウル１０６は上部にパーキングギヤ７の凹部７ｂと噛合する凸部１０６ｂが設けられ、下部にカム１１６に当接する形状にて形成されている。この形状は、特に、パーキングギヤ７と噛合するときと噛合しないときの２箇所が僅かに突出している他は滑らかな曲線形状であることが好適である。また、ポウル１０６は回転中心軸１０６ａを中心に揺動可能に形成されている。ポウル１０６の回転中心軸１０６ａには、リターンスプリング１１７が巻装されている。

本実施形態に基づくパーキングロック機構１００は、タイヤに連続する出力軸８ｂ上にパーキングギヤ７が設けられ、パーキングギヤ７に噛合うポウル１０６をパーキングロッド１０４（カムスプリング１１３、カム１１６、カラー１１８を含む）、サポート１０５によってディテントプレート１０２の動きによりパーキング状態を作り出す構造であり、ディテントスプリング１０３によってディテントプレート１０２の位置が固定される構造を有している。

本実施形態は、シフトドラム９の軸上にピン１０１ａを有する回転部材１０１を新たに設け、シフトドラム９と一体の動きをさせ、ディテントプレート１０２にピン１０１ａが進入する溝１０２ａを形成する。

パーキング操作は、ピン１０１ａが溝１０２ａに進入し、ディテントプレート１０２を揺動させることで行い、その作動範囲は、シフトドラム９のシフト操作の可動範囲外かつ延長線上にある。

シフト操作の可動範囲では、ピン１０１ａが溝１０２ａから外れることで、パーキングロック機構に関係なくシフト操作を可能とし、パーキングロック部品は、パーキングポジションと非パーキングポジションの２ポジションで済み、小型化できる。

なお、シフトドラム９はアクチュエータ９３からギヤを使って減速した動力によって回転動作させており、回転部材１０１はシフトドラム９の軸上に配置するパーキングの解除時に必要となるトルクを確保することができる。

次に、図３（ａ）〜（ｃ）を用いて本実施形態のパーキングロック機構の具体的な作動を説明する。

図３（ａ）は、パーキングロック作動開始状態を示した図であり、回転部材１０１（シフトドラム９）上のピン１０１ａは溝１０２ａの入口に位置しており、この時、シフト系はニュートラル状態になっている。
このとき、ディテントプレート１０２は、凹部１０２ｃに結合したディテントスプリング１０３が座１１９に対して押し込まれている。
また、ディテントプレート１０２は、孔部１０２ｄにおいてパーキングロッド１０４と接続している。このとき、パーキングロッド１０４はカムスプリング１１３を付勢しない。
カムスプリング１１３は付勢されていないので、カム１１６は開放位置にあり、テーパー部分１１６ａにてサポート１０５に摺動自在に支持されている。
このとき、ポウル１０６はパーキングギヤ７に所定距離離間している。

図３（ｂ）はパーキング噛合状態を示した図である。図３（ａ）の状態から、アクチュエータ９３でシフトドラム９を介して回転部材１０１のピン１０１ａがＡ方向にさせられるとディテントプレート１０２が溝１０２ａに進入し、溝１０２ａ内と当接しつつ奥へ進む。これによって、ディテントプレート１０２にＢ方向の揺動を発生させ、一般的なパーキングシステム同様にパーキングロッド１０４に付帯したカムスプリング１１３が付勢される。それによって、その先に付帯したカム１１６がポウル１０６を動かしてパーキングギヤ７に噛む。

パーキングロックを開放するときも同様にアクチュエータ９３によって行う。アクチュエータ９３が逆Ａ回転することでパーキングロッド１０４を逆Ｂ方向に引き抜く。

更に詳細に説明すると、図３（ａ）において、ディテントプレート１０２の溝１０２ａの入口付近に位置していたピン１０１ａが、回転部材１０１のＡ方向への回転に伴って溝１０２ａの中に入っていき、図３（ｂ）に示すように、完全に奥まで入ったところでロックされる。

ピン１０１ａが溝１０２ａの入口から奥まで移動するのに応じて、ディテントプレート１０２が回転軸１０２ｂを中心にＢ方向に揺動する。その結果、パーキングロッド１０４がＢ方向に押付けられることによって、カムスプリング１１３が付勢される。それに伴ってカム１１６のテーパー部分１１６ａが移動してテーパー面に沿ってポウル１０６をパーキングギヤ７の下部１０６ｃに押付けることによって、ポウル１０６の凸部１０６ｂがパーキングギヤ７の突部７ａに嵌合する。

パーキングロックを開放するときは、回転部材１０１が逆Ａ方向に回転することによって、ピン１０１ａがディテントプレート１０２の溝１０２ａから離れ、ディテントプレート１０２が逆Ｂ方向に揺動する。それに伴って、パーキングロッド１０４は、孔１０２ｄ内の、カムスプリング１１３を付勢しない位置に移動する。その結果、ポウル１０６に押しつけられているカム１１６の力よりも、リターンスプリング１１７がポウル１０６をカム側に付勢している力の方が強くなることによって、ポウル１０６がパーキングギヤ７から外れてアンロックの状態となる。

図３（ａ）から図３（ｂ）のパーキングロック機構稼動範囲Ｄ（図４参照）においては、シフト系はシフトドラム９によってニュートラル状態を保持している。

図３（ｃ）は、ギヤ切替え動作範囲における本実施形態に基づくパーキングロック機構の動作を示す。

シフトドラム９と連動して回転する回転部材１０１のギヤ切替え動作範囲は、図３（ｃ）に示すＣ範囲で、このシフト動作する範囲においては、ピン１０１ａが溝１０２ａから外れるように設定されており、これにより、シフトドラム９がシフト操作における回転を行っても、ディテントプレート１０２はディテントスプリング１０３で固定されたまま動くことはない。

図４は、回転部材におけるギヤ切替え動作範囲とパーキングロック機構稼動範囲の説明図である。

図４に示すように、ギヤ切替え動作範囲Ｃ以外の範囲のうち、パーキングロック機構稼動範囲はＤに示す範囲で、この範囲において、ピン１０１ａが溝１０２ａに進入する。パーキングロック機構稼動範囲Ｄとは、ギヤ切替え動作範囲Ｃを除いた範囲の全部ではなく、一部である。そして、パーキングロック機構稼動範囲Ｄでもギヤ切替え動作範囲Ｃでもない領域は緩衝領域となる。

上述の構成により、パーキングロック機構稼動範囲Ｄ以外の領域から任意にギヤ切替え動作範囲Ｃを設定できるので、ピン１０１ａの位置を厳密に決定しなくてもよい。
換言すれば、シフトドラム９のシフト操作における大きな作動角度にパーキングロック機構を対応させる必要が無いため、パーキングロック機構はパーキングポジション、非パーキングポジションの２ポジションが可能な構造になっていればよい。

シフトドラムと動力源が同じであるパーキングロック機構の場合、パーキングロック機構はシフト切替え操作においてもシフトドラムの高速且つ頻繁な動きや大きな可動量に追従してしまう。その結果、パーキングロック機構可動部品の摩耗や損傷を引き起こすおそれがある。また、パーキングロック部品の稼働スペースを確保しなければならないことから、変速機の大型化が避けられない。パーキングロック部品の摺動や質量がシフト切替え操作の抵抗になり、シフト操作時間が増大し、モータの負荷も大きくなる。

上述したように、本実施形態においてギヤ切替え動作範囲Ｃでは、パーキングロック機構は完全に切り離されているため、上述の問題は全て解消されることとなる。

図５はパーキングロック機構の第２の実施形態の説明図である。図６はパーキングロック機構の第３の実施形態の説明図である。
図３に示した実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、説明を省略する。

図３に示した実施形態では、シフトドラム９又は回転部材１０１にピン１０１ａを設け、ディテントプレート１０２側に溝１０２ａを設け、ピン１０１ａが溝１０２ａに進入する構成としていた。しかしながら、ピンでは強度が不足する恐れがある。

図５の実施形態では、ピン１０１ａの代わりにギヤ構造で噛み合う構造とすることによって強度を確保する。回転部材２０１又はシフトドラム９のパーキングロック機構稼動範囲Ｄ内にギヤ構造２０１ａを設け、ディテントプレート２０２側にもこれに対応するギヤ構造２０２ａを設ける。
ギヤ切替え動作範囲Ｃの円をギヤの歯底円よりも小さく構成することによって、パーキングロック機構稼動範囲Ｄではギヤシフトは作動しない。

図６の実施形態では、ギヤ３１１とディテントプレート３０２とを、回転軸３１２を介して、ギヤ３１１が回転しないように結合させる。これは、図５の実施形態において、ディテントプレート２０２にギヤ構造をもたせることが難しいので、ギヤをディテントプレートに溶接などで不動に結合させることによって、図５と同じ機能をもたせる。このとき、ギヤ３１１は回転しないように構成することが望ましい。
回転部材３０１は、図５の実施形態と同様にパーキングロック機構稼動範囲Ｄ内にギヤ構造３０１ａが設けられる。ここでも、ギヤ切替え動作範囲Ｃの円をギヤの歯底円よりも小さく構成するので、ギヤ３１１はギヤ構造３０１ａのみと噛合し、ギヤシフトには影響しない。

＜実施形態の構成及び効果＞
本発明の重要な点は、元々備えられている、変速の切替えに用いられるシフトドラム９の回転力を同時にパーキングロックにも活用する点にあり、動力源を同じにすることができ、シフト切替え機構を操作するコントロールユニットや配線、アクチュエータをそのまま利用できる。
このように構成することによって、簡素な部品を追加するだけで、元々備わっているアクチュエータ９３にパーキング操作の機能を追加することが可能となる。

本発明のパーキングロック機構は、シフトドラム９の回転範囲として、シフトチェンジが可能なギヤ切替え動作範囲Ｃと、ギヤ切替え動作範囲Ｃを除いた範囲の一部において、パーキングロック機構稼動範囲Ｄを有する。そして、パーキングロック機構稼動範囲Ｄ内にロック用部材を備える。
このように構成することによって、ギヤ切替え動作中はこのロック用部材は作動しない。また、パーキングロック機構稼動範囲Ｄにおいても作動か非作動のみの選択となるので、構造的に極めて簡素に構成されうる。

本発明のパーキングロック機構は、その一実施形態として、パーキングギヤ７と嵌合することによってパーキングギヤ７の回転を防止するポウル１０６と、ポウル１０６を移動させるパーキングロッド１０４と、パーキングロッド１０４を移動させるディテントプレート１０２とを更に備え、シフトドラム９の回転に伴って、ロック用部材１ａとディテントプレート１０２がロックされる。
このように構成することによって、パーキングロックに関連する部品点数を最小限に抑えることができる。

ロック用部材１ａをピン１０１ａの形態とし、このピンがディテントプレート１０２の溝１０２ａに進入することによってロックすることができる。また、ロック用部材を回転部材２０１にギヤ構造２０１ａを設け、ディテントプレート２０２側のギヤ構造２０２ａに形成することができる。また、ディテントプレート３０２側に別個のギヤ３１１を結合させることもできる。
このように構成することによって、ロック嵌合・噛合箇所を簡単に構成し、適切な強度を得ることができる。

パーキング状態とする場合は、シフトドラム９の回転に伴いロック用部材が溝等に進入し、さらに回転して、ピン１０１ａが溝１０２ａ内を移動するに従ってディテントプレート１０２が揺動し、ディテントプレート１０２の揺動に伴いパーキングロッド１０４が移動し、パーキングロッド１０４の移動に従ってポウル１０６が移動し、ポウル１０６の移動に従ってポウル１０６がパーキングギヤ７と嵌合する。ギヤの場合も同様である。

このような構成にすることにより、変速機のシフト切替え機構として元々備えられているシフトドラム９の動力源を共用することができる。たとえば、シフト切替え機構を操作するコントロールユニットや配線、アクチュエータ９３、動力伝達部材（ギヤ）９４としてのシフトドラム９本体を利用することで、パーキングロックを作動させるための専用の操作手段や、アクチュエータ９３、動力伝達機構（ギヤ）９４を必要としないのでパーキングロック機構を安価でコンパクトに提供することができる。

また、このような構成にすることにより、「Ｐ完了位置」と「Ｎ，Ｐ操作スタート位置」の間においてのみピン１０１ａがディテントプレート１０２に入り、ギヤ切替え動作範囲Ｃにおいては、パーキングロック機構は稼働することがないため、シフト切替え動作に影響をおよぼさない。

また、シフトドラムと連動する回転部材を更に設け、この回転部材にロック用部材を形成してもよい。

このような構成にすることにより、ロック用部材が破損した場合等に、シフトドラム自体を交換しなくても、回転部材のみを取り換えるだけでよく、交換に係るコストを低減することができる。

本発明のシフトドラム９はアクチュエータ（モータ）９４によって回転される。
このような構成にすることにより、シフトドラム９をパーキング作動位置に回転させるだけでパーキングロックが作動するため操作が簡単である。

前述のギヤ切替え動作範囲Ｃとは、ロック用部材が溝に進入しない回転範囲である。つまり、シフトドラム９は、ピン１０１ａがディテントプレート１０２に挿入されない回転範囲で、シフトチェンジが可能に形成されている。
また、前述のパーキングロック機構稼動範囲Ｄとは、ロック用部材が溝に挿入され、シフトチェンジが行われないように形成されている回転範囲である。

このような構成にすることにより、ギヤ切替え動作範囲Ｃにおいては、パーキングシステムは完全に切り離されており、シフト切替え動作に影響が無く、パーキングロック機構可動部の摩耗や損傷を引き起こす恐れがない。

１ パーキングロック機構（第１実施形態）
２ パーキングロック機構（第２実施形態）
３ パーキングロック機構（第３実施形態）
７ パーキングギヤ
８ 変速軸
９ シフトドラム
１０ 変速機
１０１，２０１，３０１ 回転部材
１０１ａ ピン
１０２ ディテントプレート
１０２ａ 溝
１０３ ディテントスプリング
１０４ パーキングロッド
１０５ サポート
１０６ ポウル
２０２ａ ギヤ構造
３１１ ギヤ

Claims (7)

1. ギヤチェンジを行う平行ギヤを有する変速軸と、シフト操作を行うシフトドラムとを有する変速機構のパーキングロック機構であって、
   前記シフトドラムは、シフトチェンジが可能なギヤ切替え動作範囲と、前記ギヤ切替え動作範囲を除いた範囲内にパーキングロック機構稼動範囲とを有し、
   前記シフトドラムに設けられ、前記パーキングロック機構稼動範囲内で作用するロック用部材と、
   前記ロック用部材が進入可能な凹部が形成されたプレートと
   を備え、
   パーキング状態とする場合は、
   前記シフトドラムの回転に伴い前記ロック用部材が前記凹部に進入し、
   前記ロック用部材が前記凹部に当接して移動するに従って前記プレートが揺動し、
   前記プレートの揺動に伴って、前記変速軸の出力軸に設けられたパーキングギヤがロックされる
   パーキングロック機構。
2. 前記パーキングギヤと嵌合することによって前記パーキングギヤの回転を防止するポウルと、
   前記ポウルを移動させるパーキングロッドと、
   を更に備え、
   パーキング状態とする場合は、
   前記プレートの揺動に伴って前記パーキングロッドが移動し、
   前記パーキングロッドの移動に従って前記ポウルが移動し、
   前記ポウルの移動に従って前記ポウルが前記パーキングギヤと嵌合することで、前記パーキングギヤがロックされる
   請求項１に記載のパーキングロック機構。
3. 前記シフトドラムの前記回転に伴って、前記ロック用部材と前記プレートとがロックされる
   請求項１または２に記載のパーキングロック機構。
4. 前記ロック用部材はピンであり、
   前記凹部は前記プレートに形成された溝であり、
   前記ピンが前記プレートの溝に進入することによってロックされる
   請求項３に記載のパーキングロック機構。
5. 前記ロック用部材はギヤであり、
   前記凹部は前記プレートに形成されたギヤ構造であり、
   前記ギヤが前記プレートのギヤ構造に噛合することによってロックされる
   請求項３に記載のパーキングロック機構。
6. 前記シフトドラムと連動する回転部材を更に設け、前記回転部材に前記ロック用部材を形成する
   請求項１〜５のいずれか一項に記載のパーキングロック機構。
7. 前記ギヤ切替え動作範囲とは、前記ロック用部材が前記プレートにロックされない回転範囲であり、
   前記パーキングロック機構稼動範囲とは、前記ロック用部材が前記プレートにロックされ、シフトチェンジが行われないように形成されている回転範囲である
   請求項１〜６のいずれか一項に記載のパーキングロック機構。

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