(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者の選択したレンジを電気信号に変換して、アクチュエータにより自動変速機のレンジ切換操作を行うシフトバイワイヤ式の自動変速装置において、
前記レンジ切換操作のうち、パーキングレンジの出入り操作には、エンジンのスタータ用のモータを用い、前記パーキングレンジの出入り操作以外のレンジ切換操作には、前記アクチュエータを用いることを特徴とする自動変速装置。
【請求項２】
前記スタータ用のモータの出力ギアは、エンジンと常時一体に回転するリングギアと噛み合う始動位置と、リングギアと噛み合わない走行位置に移動可能であり、スタータ用のモータの出力ギアが走行位置にあるときに、これと噛み合うようにレンジ切換操作用のギアを設けることを特徴とする請求項１に記載の自動変速装置。
【請求項３】
前記スタータ用のモータの出力軸を、出力ギアに結合する状態と、レンジ切換操作機構に結合する状態とに、切換えるクラッチ機構を設けたことを特徴とする請求項１に記載の自動変速装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動変速装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平７−８１４４８号等に開示されているように、運転者の選択したレンジを電気信号に変換して、モータ等のアクチュエータを作動して、自動変速機本体内のレンジ切換弁、パーキング機構の操作を行うことでレンジ切換えを行うシフトバイワイヤ式の自動変速装置がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような装置においては、Ｎ（ニュートラル）レンジ、Ｄ（ドライブ）レンジ、Ｒ（リバース）レンジ等は、軽量なレンジ切換弁を平行移動させるだけであるから、レンジ切換えにそれほど大きな力は必要ないが、例えばＰ（パーキング）レンジでは、車両を止めておくための比較的重い部品（パーキングポール、パーキングレバー等）を力の強いリターンスプリングに抗して動かすことになるため、他のレンジ切換えと比べ大きな操作力を必要とする。
【０００４】
したがって、シフトバイワイヤ機構を実現するには、Ｐレンジの操作に耐えうる大きなモータを備える必要があり、コスト、設置スペースの点で不利になる。
【０００５】
この発明は、このような大型なモータを設けることなくシフトバイワイヤ機構を実現することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、運転者の選択したレンジを電気信号に変換して、アクチュエータにより自動変速機のレンジ切換操作を行うシフトバイワイヤ式の自動変速装置において、前記レンジ切換操作のうち、パーキングレンジの出入り操作には、エンジンのスタータ用のモータを用い、前記パーキングレンジの出入り操作以外のレンジ切換操作には、前記アクチュエータを用いる。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、前記スタータ用のモータの出力ギアは、エンジンと常時一体に回転するリングギアと噛み合う始動位置と、リングギアと噛み合わない走行位置に移動可能であり、スタータ用のモータの出力ギアが走行位置にあるときに、これと噛み合うようにレンジ切換操作用のギアを設ける。
【０００８】
第３の発明は、第１の発明において、前記スタータ用のモータの出力軸を、出力ギアに結合する状態と、レンジ切換操作機構に結合する状態とに、切換えるクラッチ機構を設ける。
【００１０】
【発明の効果】
第１の発明によれば、既存のスタータ用のモータを用いてレンジ切換を行うことで、パーキングレンジの操作に耐えうる大きなモータを備える必要がなくなり、シフトバイワイヤ機構を構成する場合のコスト、設置スペースの増加を抑制できる。レンジ切換操作、エンジンの始動操作は同時に必要になることが有り得ないので、スタータ用のモータをレンジ切換操作を行うアクチュエータとして兼用させても、互いに時期的な制約は全く生じることはない。
また、エンジンのスタータ用のモータを用いるのを、パーキングレンジの出入り操作のみとすることで、スタータ用のモータが担当するのは２位置間の制御のみとなり、そのため本来位置制御用に精度、応答性を考慮されていないスタータ用のモータでも、高度な位置制御機能を備えることなく十分対応できる。また、スタータ用のモータからの動力取り出し機構(レンジ切換操作機構)をパーキング機構部分にさえ持ってくればよいので簡素な構成となる。またこの場合、他のレンジ切換についてはアクチュエータの追加が必要になるものの、他のレンジでの切換えは小型のアクチュエータで対応できるので、パーキングレンジをレンジ切換専用のアクチュエータで動かす場合と比べ、コスト低減、設置スペースの低減が図れる。
【００１１】
第２の発明によれば、既存のスタータ用のモータの出力ギアの移動機構を応用して、スタータ用のモータを本来のスタータとして用いる状態と、レンジ切換え用に用いる状態との切り換えを行うことができるので、容易に実施できる。シフトバイワイヤ式以外の自動変速機でも、エンジンのスタータと兼用できる部品が多くなり、適用が容易である。
【００１２】
第３の発明によれば、出力ギアの噛み合い開始時に歯の端部同士がぶつかって、スムースな切換えを行えないといった事態を避けるための工夫を不要にでき、常時切換えをスムースに行える。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１はエンジンの始動時にスタータ用のモータ（スタータモータ）１の出力ギア２が噛み合うリングギア３ならびに自動変速機４の部分を表す概略図、図２は図１の断面図を示し、右側部分は図１のＡ−Ａ線断面を、左側部分は図１のＢ−Ｂ線断面を表している。
【００１６】
エンジンの出力軸５には、リングギア３ならびにトルクコンバータ（図示しない）が取り付けられ、スタータモータ１はエンジンの出力軸５と平行に配置される。
【００１７】
自動変速機４は、例えばＶベルト（図示しない）とプーリ幅が可変制御される駆動側プーリ７と従動側プーリ６とを備えた無段変速機から構成され、駆動側プーリ７の入力軸１０は前後進切換機構（図示しない）を介してトルクコンバータの出力軸に、従動側プーリ６の出力軸（変速機出力軸）８は所定の歯車列１１、差動装置１２を介してドライブシャフト１３に連結される。
【００１８】
変速機出力軸８にはパーキングギヤ１４が取り付けられ、パーキングギヤ１４の一側に、パーキング時、パーキングギヤ１４に噛み合って車両を止めておくためのパーキング機構１５が設けられる。
【００１９】
図３、図４に詳細を示すように、パーキング機構１５は、パーキングギヤ１４との噛み合い位置と非噛み合い位置とに揺動可能なパーキングポール１６と、パーキングポール１６を非噛み合い位置に付勢するスプリング１７と、パーキングレバー１８の作動によってパーキングポール１６をスプリング１７に抗してパーキングギヤ１４との噛み合い位置に押動するテーパ形状のブッシュ２０等から構成され、パーキングレバー１８はレンジ切換操作機構２１に連結される。
【００２０】
レンジ切換操作機構２１は、パーキングレバー１８にリンク２２を介して連結されるアーム２３と、アーム２３の駆動軸２４の端部に取り付けられる操作用ギヤ２５等から構成され、操作用ギヤ２５は、スタータモータ１の出力ギア２がリングギア３と噛み合う始動位置にあるときは出力ギア２と噛み合わず、スタータモータ１の出力ギア２がリングギア３と噛み合わない走行位置にあるときに出力ギア２と噛み合うように配置される。
【００２１】
なお、スタータモータ１の出力ギア２は、スタータモータ１に設けられる公知の移動機構によってリングギア３と噛み合う始動位置とリングギア３と噛み合わない走行位置とに駆動される。
【００２２】
図５は制御ブロック図を示し、２６はコントロールユニット、２７はイグニッションスイッチ、２８は運転者により操作されるセレクトレバー（図示しない）のレンジ選択位置（Ｐ…パーキング、Ｒ…リバース、Ｎ…ニュートラル、Ｄ…ドライブ、２、１）を検出するセレクトスイッチ、１はスタータモータ、３０は自動変速機４内のレンジ切換弁（マニュアル弁）を駆動するためのシフトアクチュエータ（モータ等）である。
【００２３】
イグニッションスイッチ２７をスタート位置に入れると、スタータモータ１の出力ギア２が、リングギア３と噛み合わない走行位置（レンジ切換操作機構２１の操作用ギヤ２５と噛み合う位置）からリングギア３と噛み合う始動位置に進出されて駆動され、エンジンが起動される。
【００２４】
イグニッションスイッチ２７がスタート位置以外にあるときは、スタータモータ１の出力ギア２は、リングギア３と噛み合わない走行位置に戻り、レンジ切換操作機構２１の操作用ギヤ２５と噛み合わされる。
【００２５】
運転者がセレクトレバーを操作してＰレンジを選択すると、スタータモータ１が所定方向（パーキングポール１６の噛み合う方向）に一時的に駆動され、その出力ギア２の回動が操作用ギヤ２５、駆動軸２４を介してアーム２３に伝えられ、リンク２２を介してパーキングレバー１８が引き上げ作動（図４の反時計回り方向）される。これによって、ブッシュ２０によってパーキングポール１６が押動されてパーキングギヤ１４と噛み合わされ、変速機出力軸８がパーキング状態にロックされる。
【００２６】
セレクトレバーを操作してＰレンジから他のレンジに切り換えると、スタータモータ１が前述の逆方向（パーキングポール１６を外す方向）に一時的に駆動され、その出力ギア２の回動が操作用ギヤ２５、駆動軸２４を介してアーム２３に伝えられ、リンク２２を介してパーキングレバー１８が引き下げ方向（図４の時計回り方向）に戻される。これによって、ブッシュ２０が戻され、スプリング１７によってパーキングポール１６が非噛み合い位置に復帰されてパーキングギヤ１４から外され、変速機出力軸８が解放される。
【００２７】
一方、セレクトレバーを操作してレンジを切り換えると、自動変速機４内のレンジ切換弁（マニュアル弁）のシフトアクチュエータ３０が作動され、レンジ切換弁が選択されたレンジに切り換えられる。
【００２８】
なお、このシフトアクチュエータ３０は軽量なレンジ切換弁のスプールを移動させるだけなので、小型のものを用いることができる。
【００２９】
このように、既存のスタータモータ１を用いてレンジ切換を行うことで、Ｐレンジの操作に耐えうる大きなモータを備える必要がなくなり、シフトバイワイヤ機構を構成する場合のコスト、設置スペースの増加を抑制できる。
【００３０】
レンジ切換操作、エンジンの始動操作は同時に必要になることが有り得ないので、スタータモータ１をレンジ切換操作を行うアクチュエータとして兼用させても、互いに時期的な制約は全く生じることはない。
【００３１】
また、既存のスタータモータ１の出力ギア２の移動機構を応用して、スタータモータ１を本来のスタータとして用いる状態と、レンジ切換え用に用いる状態との切り換えを行うことができるので、容易に実施できる。シフトバイワイヤ式以外の自動変速機でも、エンジンのスタータと兼用できる部品が多くなり、適用が容易である。
【００３２】
また、エンジンのスタータモータ１を用いるのを、Ｐレンジの出入り操作のみとすることで、スタータモータ１が担当するのは２位置間の制御のみとなり、そのため本来位置制御用に精度、応答性を考慮されていないスタータモータ１でも、高度な位置制御機能を備えることなく十分対応できる。また、スタータモータ１からの動力取り出し機構（レンジ切換操作機構２１）をパーキング機構部分にさえ持ってくればよいので簡素な構成となる。またこの場合、他のレンジ切換についてはアクチュエータ３０の追加が必要になるものの、他のレンジでの切換えは小型のアクチュエータで対応できるので、Ｐレンジをレンジ切換専用のアクチュエータで動かす場合と比べ、コスト低減、設置スペースの低減が図れる。
【００３３】
図６は本発明の第２の実施の形態を示す。
【００３４】
これは、スタータモータ１の出力軸１Ａを、出力ギア２に結合する状態と、レンジ切換操作機構２１に結合する状態とに、切換えるクラッチ機構４０を設けたものである。
【００３５】
出力軸１Ａに出力ギア２を軸方向に摺動自由に嵌装すると共に、出力軸１Ａの端部に電磁クラッチのクラッチプレート４１を、このクラッチプレート４１に対峙してレンジ切換操作機構２１の駆動軸２４の端部に電磁クラッチのクラッチプレート４２をそれぞれ取り付ける。
【００３６】
出力ギア２、クラッチプレート４１、４２を間に、出力ギア２、クラッチプレート４２に面してそれぞれ電磁コイル４３、４４を配設する。
【００３７】
エンジンの始動時は、電磁コイル４４により、図６のように出力ギア２と出力軸１Ａのクラッチプレート４１とを接続し、スタータモータ１の回転をリングギア３に伝達する。
【００３８】
始動時以外は、電磁コイル４３により、図７のように出力軸１Ａのクラッチプレート４１とレンジ切換操作機構２１の駆動軸２４のクラッチプレート４２とを接続し、スタータモータ１の回転をレンジ切換操作機構２１に伝達する。
【００３９】
このようにすれば、出力ギア２の噛み合い開始時に歯の端部同士がぶつかって、スムースな切換えを行えないといった事態を避けるための工夫（歯の端部に斜面を設けるなど）を不要にでき、常時切換えをスムースに行える。
【００４０】
なお、各形態では、スタータモータ１によるレンジ切換はＰレンジ関連のみとしたが、いずれも全レンジ切換をスタータモータ１で行うようにしても良い。
【００４１】
また、エンジンの始動時以外は、スタータモータ１を常時レンジ切換操作機構２１に結合する構成としたが、これに限らず通常走行時は結合しない中立位置を設け、レンジ切換必要時のみ結合するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態を示す概略図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線ならびにＢ−Ｂ線断面図である。
【図３】パーキング機構ならびにレンジ切換操作機構の正面図である。
【図４】パーキング機構ならびにレンジ切換操作機構の側面図である。
【図５】制御ブロック図である。
【図６】第２の実施の形態の概略図である。
【図７】その動作説明図である。
【符号の説明】
１  スタータモータ
１Ａ  出力軸
２  出力ギア
３  リングギア
４  自動変速機
８  変速機出力軸
１４  パーキングギヤ
１５  パーキング機構
２１  レンジ切換操作機構
２４  駆動軸
２５  操作用ギヤ
２６  コントロールユニット
２７  セレクトスイッチ
４０  クラッチ機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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