JP7437180B2 - シフトバイワイヤ式レンジ切換装置 - Google Patents

Description

本発明は、ディテントスプリングに設けられているディテントローラをマニュアルプレートに形成されたレンジ溝に対して確実に吸い込ませることができるようにしたシフトバイワイヤ式レンジ切換装置に関する。

シフトバイワイヤ操作式の自動変速機では、運転者がセレクトレバーやセレクトスイッチ等のレンジセレクタを操作して、所望のレンジ（Ｐレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジ等）を選択すると、制御ユニットが、モータを代表とするアクチュエータを駆動させて、運転者の選択したレンジに対応して、パーキング機構を動作させ、或いは自動変速機のレンジポジションを切り替える。

シフトバイワイヤ機構は、例えば、特許文献１（特開２０１９－９５０１２号公報）に開示されているように、マニュアルシャフトをアクチュエータによって回転駆動させ、マニュアルシャフトに連結されているマニュアルバルブを移動させてパーキング機構やレンジポジションの切り替え操作を行う。このシフトバイワイヤ機構には、マニュアルバルブの位置精度を高めるためにディテント機構が装備されている。

ディテント機構は、マニュアルシャフトに固定されて一体回転するマニュアルプレート（「ディテントプレート」と称する場合もある）とディテントスプリングとを有しており、マニュアルプレートの外周には、レンジ溝（位置決め凹所）がマニュアルバルブの各レンジに対応する間隔を開けて形成されている。更に、ディテントスプリングの自由端に、レンジ溝に係合するローラ（ディテントローラ）が設けられており、マニュアルシャフトは、このディテントローラが、運転者の選択したレンジ（目標レンジ）に対応するレンジ溝に吸い込まれて係合されることで目標レンジに対応する回転角度が得られる。これによってマニュアルバルブのレンジポジションが決定される。

特開２０１９－９５０１２号公報

ところで、レンジ溝へディテントローラを吸い込ませるために必要とするトルク（吸い込みトルク）は、ディテントローラに対するディテントスプリングの付勢力とアクチュエータの被駆動トルク（アクチュエータをディテントスプリングの弾性で駆動させるトルク）との差分で決定される。すなわち、吸い込みトルクがアクチュエータの被駆動トルク未満では、マニュアルプレート１０１がレンジ溝α、或いはβへ至る中間範囲（ディテントスプリングの付勢力＜アクチュエータの被駆動トルクとなる範囲）で停止してしまい、目標レンジへの切り替えが困難となってしまう。

そのため、図６に示すように、円筒状に形成されたディテントローラ１０２を目標レンジに対応するレンジ溝α、或いはβに係合させて、マニュアルシャフトの回転角を保持するには、少なくとも、ディテントローラ１０２がレンジ溝α或いはβに吸い込まれる際のトルク（吸い込みトルク）がアクチュエータの被駆動トルク以上となる回転角度内でアクチュエータを停止させる必要がある。尚、図６は説明を容易にするため、相対動作としてディテントローラ１０２が移動するように記載されている。

ディテントローラ１０２が中間範囲で停止し難くするには、ディテントローラ１０２の吸い込み範囲（アクチュエータを通電停止した際にディテントローラがレンジ溝に滑り落ちる範囲）を拡大することが好ましく、以下の方策が考えられる。
（１）山部１０１ａの半径を小さくして、マニュアルプレートが停止し易い中間範囲を狭くする。
（２）マニュアルプレート１０１とディテントローラ１０２との接触点の半径（マニュアルプレートの回転中心から接触点までの距離）を大きくすることでマニュアルプレートの回転角度当たりの頂点付近での回転移動距離を長くし、相対的に中間範囲を狭くする。

しかし、（１）の方策ではディテントローラ１０２がマニュアルプレート１０１に形成した山形状に対する追従性が低下し、ディテントローラ１０２が跳ねて異音の発生原因となり易い。
（２）の方策ではマニュアルプレート１０１の形状が大きくなってしまい、既存の自動変速機に併設することが困難となり、汎用性に欠ける不都合がある。

本発明は、上記事情に鑑み、ディテントローラの追従性を低下させることなく、異音の発生を防止し、且つ、マニュアルプレートの大型化も抑制することができ、ディテントローラが停止し易い中間範囲を狭くして、高い確実性を得ることのできるシフトバイワイヤ式レンジ切換装置を提供することを目的とする。

本発明は、マニュアルバルブを動作させるマニュアルシャフトと、前記マニュアルシャフトを設定角度回転させるアクチュエータと、運転者が選択したレンジに対応するレンジ駆動信号を前記アクチュエータへ出力する制御部と、前記マニュアルシャフトに固設されて外縁部に複数のレンジ溝が山部を挟んで連続形成されているマニュアルプレート及びディテントローラを前記レンジ溝に吸い込ませるように付勢するディテントスプリングを有するディテント機構とを備えるシフトバイワイヤ式レンジ切換装置において、前記マニュアルプレートの前記外縁部が板厚方向に直交する方向から視てＶ字断面状に形成されていると共に前記レンジ溝が対向する前記外縁部に対称に形成され、前記ディテントローラが算盤珠形状にされ、頂点部を挟んで線対称に形成されたテーパ面が前記各外縁部に形成された前記レンジ溝に接触される。

本発明によれば、マニュアルプレートの外縁部をＶ字断面状に形成すると共に対向する外縁部に対称にレンジ溝を形成し、又、ディテントローラを算盤珠形状とし、その頂点部を挟んで線対称に形成されたテーパ面を各外縁部に形成されたレンジ溝に接触させるようにしたので、ディテントローラはレンジ溝に対し、山部から谷部へ移動するに際し、接触部分の直径が最小径から最大径へ連続的に変化する。そのため、ディテントローラが停止し易い山部付近での中間範囲が狭くなり、相対的に、吸い込み範囲が広くなるため高い確実性を得ることができる。

又、マニュアルプレートとディテントローラとの接触点の半径を大きくする必要がないので、マニュアルプレートの大型化を抑制することができる。更に、レンジ溝の山部付近の形状を小さくする必要がないので、ディテントローラの追従性が損なわれることがなく、よって異音の発生を抑制することができる。

ディテントローラがマニュアルプレートに形成したレンジ溝間の山部に接触している状態を示すディテント機構の要部側面図 ディテントローラがレンジ溝に接触している状態を示すディテント機構の要部側面図 （ａ）は図１のＡ矢視図、（ｂ）は図２のＢ矢視図 （ａ）はディテント機構の吸い込みトルクとアクチュエータの被駆動トルクの差分から設定されるレンジ溝の吸い込み範囲を示す特性図、（ｂ）はマニュアルプレートの回転に伴うディテントローラの動作を示す模式図 ディテントローラが山部側に接触している状態を示す拡大図 従来例を示し、（ａ）はディテント機構の吸い込みトルクとアクチュエータの被駆動トルクの差分から設定されるレンジ溝の吸い込み範囲を示す特性図、（ｂ）はマニュアルプレートの回転に伴うディテントローラの動作を示す模式図

以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。シフトバイワイヤ式レンジ切換装置には、図１、図２に示すようなディテント機構１が設けられている。このディテント機構はパーキング機構やレンジポジションの切り替えを動作させるマニュアルバルブＶの進退方向の位置精度を高めるためのものであり、マニュアルプレート２、ディテントスプリング３、及びディテントローラ４を備えている。図３に示すように、マニュアルプレート２は従来のマニュアルプレートの略１／２の板厚を有する２枚の板材としての鋼板５，６を溶接等の手段を用いて接合して形成されている。

このマニュアルプレート２は略扇状の外形を有し、下部の回転中心にマニュアルシャフト７が軸着されて、マニュアルシャフト７と一体回転される。更に、このマニュアルプレート２の一側に孔部２ａが穿設されており、この孔部２ａにマニュアルバルブＶの基端が連設されている。このマニュアルバルブＶはマニュアルシャフト７の回転角度に応じて進退動作してパーキング機構やレンジポジションの切り替え操作を行うものである。尚、このマニュアルバルブＶは、マニュアルシャフト７に対し、レバーを介して連設されている場合もある。

又、マニュアルシャフト７は、モータを代表とするアクチュエータ１１によって回転駆動されるものであり、このアクチュエータ１１は、制御部としての制御ユニット１２からのレンジ駆動信号に基づいて動作される。更に、制御ユニット１２は、運転者が操作するレンジセレクタ（セレクトレバー、セレクトスイッチ等）１３で選択したレンジ（Ｐレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジ等）に対応する駆動信号（レンジ駆動信号）をアクチュエータ１１へ出力する。

更に、マニュアルプレート２の上部外縁に、マニュアルバルブＶの各レンジポジション（Ｐ，Ｒ，Ｎ，Ｄ等）に対応する回転角度の位置にレンジ溝８ｐ，８ｒ，８ｎ，８ｄが形成されている。又、各レンジ溝８ｐ，８ｒ，８ｎ，８ｄは山部９ａ～９ｃを挟んで連続形成されている。尚、以下においては、各レンジ溝８ｐ，８ｒ，８ｎ，８ｄをレンジ溝８と総称し、又、各山部９ａ～９ｃを山部９と総称する場合もある。

又、図３に示すように、マニュアルプレート２の上部外縁が、板厚方向に直交する方向から視てＶ字断面状に形成されている。より詳細には、この上部外縁のＶ字断面は、接合されている２枚の各鋼板５，６の外縁部５ａ，６ａを、マニュアルシャフト７を軸着する本体部分から互いに離間する方向へ線対称に屈曲させて形成したものであり、対向する各外縁部５ａ，６ａの線対称な位置に、レンジ溝８（８ｐ，８ｒ，８ｎ，８ｄ）、山部９（９ａ～９ｃ）が各々形成されている。更に、この外縁部５ａ，６ａのその端縁内周５ｂ，６ｂにＲ加工が施されて、ディテントローラ４の、後述するテーパ面４ａと接触する際の損傷を防止するようにしている。

一方、ディテントスプリング３は基端が自動変速機（図示せず）等のケース１０に、ボルト締め等によって固設された細長い板状の片持ちばねである。又、このディテントスプリング３の自由端側がマニュアルプレート２の上方に対し、マニュアルシャフト７の軸心に直交する方向から臨まされている。ディテントスプリング３の自由端側に二股に分岐されたアーム３ａが形成され、このアーム３ａ間にディテントローラ４が回動自在に支持されている。

又、このディテントスプリング３のばね圧は、レンジ溝８に対する吸い込み範囲（アクチュエータ１１を通電停止した際にディテントローラ４がレンジ溝８に滑り落ちる範囲）において、ディテントローラ４の吸い込みトルクがアクチュエータ１１の被駆動トルク（アクチュエータ１１をディテントスプリング３の弾性で駆動させるトルク）よりも大きくなるように設定されている。

このディテントローラ４は算盤珠形状（截頭円錐体を底面で接合した形状）を有しており、左右のテーパ面４ａが頂点部４ｂを挟んで線対称に形成され、この頂点部４ｂが鋼板５，６の接合面上に臨まされている。

図１に示すように、例えば、ディテントローラ４がＮレンジポジションに対応するレンジ溝８ｎとＤレンジポジションに対応するレンジ溝８ｄとの間の山部９ｃに接触している状態では、図３（ａ）に示すように、ディテントローラ４のテーパ面４ａがマニュアルプレート２の上部外縁の拡開した山部９（９ｃ）に接触する。この状態では、外縁部５ａ，６ａ間の開きが最大であるため、ディテントローラ４のテーパ面４ａはアーム３ａ側の縮径された部位が最小径ｄ１として山部９に接触する。

一方、図２に示すように、例えば、ディテントローラ４がＮレンジポジションに対応するレンジ溝８ｎに吸い込まれている状態では、図３（ｂ）に示すように、外縁部５ａ，６ａ間の開きが次第に縮小され、相対的にディテントローラ４のテーパ面４ａとの接触部位は頂点部４ｂ側へ移動する。そして、ディテントローラ４のテーパ面４ａがレンジ溝８の谷部８ａに近接する位置で掛止されたところで、テーパ面４ａの接触位置が最大径ｄ２となる。

従って、図４（ｂ）に示すように、ディテントローラ４のテーパ面４ａは、レンジ溝８を山部９から谷部８ａへ移動するに従い、レンジ溝８に接触する部位が最小径ｄ１から最大径ｄ２の間で連続的に変化する。

次に、このような構成によるディテント機構の動作について説明する。運転者がレンジセレクタ１３を操作して、所望のレンジ（Ｐレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジ等の何れか）を選択すると、制御ユニット１２は選択したレンジに対応するレンジ駆動信号をアクチュエータ１１へ出力する。その結果、このアクチュエータ１１がマニュアルシャフト７を、選択したレンジに対応する角度だけ回転させる。

例えば、現在のレンジとしてＤレンジが選択されており、従って、ディテントローラ４がＤレンジに対応するレンジ溝８ｄに係合している状態から、運転者がＮレンジを選択すると、アクチュエータ１１がマニュアルシャフト７を、図１の反時計回り方向へ所定角度回動させる。すると、ディテントローラ４が、ディテントスプリング３の付勢力に抗してレンジ溝８ｄに沿って山部９ｃの方向へ移動する。

そして、ディテントローラ４が山部９ｃに到達し（図１参照）、その後、図２に示す中間範囲を超えたところで、Ｎレンジに対応するレンジ溝８ｄに吸い込まれる。図３に示すように、本実施形態のマニュアルプレート２の上部外縁がＶ字断面状に形成され、この上部外縁にレンジ溝８（８ｐ，８ｒ，８ｎ，８ｄ）、及び山部９（９ａ～９ｃ）が各々形成され、又、ディテントローラ４が算盤珠形状に形成されている。

そのため、山部９においては、ディテントローラ４のテーパ面４ａが最小径ｄ１で接触し、レンジ溝８に吸い込まれた状態では、テーパ面４ａが最大径ｄ２で接触される。例えば、図５に示すように、従来のディテントローラ１０２と本実施形態のディテントローラ４のテーパ面４ａとが山部９の同じ位置で接触している場合、本実施形態のディテントローラ４の直径が従来のディテント１０２の直径よりも小さい。

従って、マニュアルプレート２の回転中心Ｏとディテントローラ１０２，４の各回転中心とを結ぶと、本実施形態のディテントローラ４のテーパ面４ａが従来のディテントローラ１０２に比し、吸い込み角度がΔθ（増加角度）だけ増加される。そのため、図４（ａ）に実線で示すように、ディテントローラ４が停止し易い中間範囲（ディテントスプリング３の付勢力＜アクチュエータ１１の被駆動トルクとなる範囲）が、二点鎖線で示す従来の中間範囲に比し狭くなり、相対的に、ディテントローラ４の吸い込み範囲を広げることが出来る。

その結果、マニュアルプレート２の外径を大きくする必要がなく、マニュアルプレートの大型化を抑制することができる。更に、山部９の形状を小さくする必要がないので、ディテントローラ４の跳ね上がりによる異音の発生が防止されると共に、ディテントローラ４の追従性が阻害されず、高い確実性を得ることができる。

又、本実施形態によるマニュアルプレート２は２枚の鋼板５，６を接合して、従来のマニュアルプレートと同じ板厚にしているので、各外縁部５ａ，６ａは従来の一枚のマニュアルプレートに比し撓み易い。従って、ディテントローラ４がレンジ溝８の谷部８ａ側に押し付けられた場合には、この外縁部５ａ，６ａがディテントローラ４の幅方向へ撓んで、衝撃を吸収するので、異音の発生を低減することができる。

尚、本発明は、上述した実施形態に限るものではなく、例えばディテントローラ４のレンジ溝８に接触する部分の摩擦係数を、表面粗さや所定の摩擦係数を有するシートを貼り付けるなどして調整することで、吸い込みトルク特性を調整するようにしても良い。

１…ディテント機構、
２…マニュアルプレート、
２ａ…孔部、
３…ディテントスプリング、
３ａ…アーム、
４…ディテントローラ、
４ａ…テーパ面、
４ｂ…頂点部、
５，６…鋼板、
５ａ，６ａ…外縁部、
５ｂ，６ｂ…端縁内周、
７…マニュアルシャフト、
８（８ｐ，８ｒ，８ｎ，８ｄ）…レンジ溝、
８ａ…谷部、
９（９ａ～９ｃ）…山部、
１０…ケース、
１１…アクチュエータ、
１２…制御ユニット、
１３…レンジセレクタ、
ｄ１…最小径、
ｄ２…最大径、
Ｏ…回転中心、
Ｖ…マニュアルバルブ、
Δθ…増加角度

Claims (3)

1. マニュアルバルブを動作させるマニュアルシャフトと、
   前記マニュアルシャフトを設定角度回転させるアクチュエータと、
   運転者が選択したレンジに対応するレンジ駆動信号を前記アクチュエータへ出力する制御部と、
   前記マニュアルシャフトに固設されて外縁部に複数のレンジ溝が山部を挟んで連続形成されているマニュアルプレート及びディテントローラを前記レンジ溝に吸い込ませるように付勢するディテントスプリングを有するディテント機構と
   を備えるシフトバイワイヤ式レンジ切換装置において、
   前記マニュアルプレートの前記外縁部が板厚方向に直交する方向から視てＶ字断面状に形成されていると共に前記レンジ溝が対向する前記外縁部に対称に形成され、
   前記ディテントローラが算盤珠形状にされ、頂点部を挟んで線対称に形成されたテーパ面が前記各外縁部に形成された前記レンジ溝に接触される
   ことを特徴とするシフトバイワイヤ式レンジ切換装置。
2. 前記マニュアルプレートの前記Ｖ字断面状に形成されている前記外縁部の板厚は本体部分の板厚の略半分で形成されている
   ことを特徴とする請求項１記載のシフトバイワイヤ式レンジ切換装置。
3. 前記マニュアルプレートは２枚の板材を接合して形成されており、
   前記外縁部は前記各板材を前記本体部分から互いに離間する方向へ屈曲させて前記Ｖ字断面状に形成されている
   ことを特徴とする請求項２記載のシフトバイワイヤ式レンジ切換装置。

Images