(57)【要約】      （修正有）【課題】製品の大型化を招くことなく、回転角度検出装置をモータの近傍に配置することができて、回転角度検出装置の検出精度の低下を抑制することができるレンジ切り替え装置を提供する。【解決手段】モータ１４により駆動される駆動軸１５と、駆動軸１５のトルクを増幅する減速歯車装置１６と、自動変速機のシフトシャフトと噛合してトルクをシフトシャフトへ伝達する出力軸１７と、出力軸１７の回転角度を検出する回転角度検出装置１８を備え、出力軸１７の可動角度範囲のいずれかの位置において、回転角度検出装置１８が検知するセンサーマグネット３４による磁界の方向が、モータ１４の中心と回転角度検出装置１８の中心とを結ぶ線と平行となるように構成した。【選択図】図２
2018028362.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータにより駆動される駆動軸と、前記駆動軸のトルクを増幅する減速歯車装置と、自動変速機のシフトシャフトと噛合してトルクをシフトシャフトへ伝達する出力軸と、前記出力軸の回転角度を検出する回転角度検出装置を備え、
前記出力軸の可動角度範囲のいずれかの位置において、前記回転角度検出装置が検知するセンサーマグネットによる磁界の方向が、前記モータの中心と前記回転角度検出装置の中心とを結ぶ線と平行となるように構成したことを特徴とするレンジ切り替え装置。
【請求項２】
所定のレンジ位置において、前記センサーマグネットによる磁界の方向が、前記モータの中心と前記回転角度検出装置の中心とを結ぶ線と平行となるよう配置されたことを特徴とする請求項１に記載のレンジ切り替え装置。
【請求項３】
前記回転角度検出装置を配置した側の前記モータの端面と対向する位置に、磁性材からなる磁気誘導部材を配置したことを特徴とする請求項１または２に記載のレンジ切り替え装置。
【請求項４】
前記磁気誘導部材は、前記減速歯車装置の構成部品であることを特徴とする請求項３に記載のレンジ切り替え装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の自動変速機のレンジ切り替えを電気信号を介して操作するレンジ切り替え装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両制御において、例えば特開２０１６−８９９６７号公報（特許文献１）に開示されているように、車両操縦者の指令により車両の自動変速機のシフトレンジを電気信号で切り替えるレンジ切り替え装置を備えたシフトバイワイヤシステムが採用されている。
レンジ切り替え装置は、自動変速機の上面や側面などに固定されて、自動変速機とエンジンあるいはボンネットなどとの間の狭小スペースに搭載されて使用されることから、外形サイズが小型であることが求められる。
さらに、レンジ位置を検知するための回転角度検出装置を、レンジ切り替え装置に内蔵するものがある。これにより得られるレンジ位置情報や回転角度の情報は、レンジ切り替え装置におけるモータ駆動のための制御情報として使用されるとともに、トランスミッションコントロールユニットなど関連する他のシステムやユニットへも伝達される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−８９９６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のシフトバイワイヤシステムのレンジ切り替え装置においては、上記のように外形サイズの小型化要求に応えるために、減速機構部の軸間ピッチをできる限り小さく配置した構成で小型化を行っている。その結果、回転角度検出装置がモータの近傍に配置されることとなり、センサーマグネットの磁界には、モータから漏れ出した磁界がノイズとして重畳してしまうことにより、角度の検出精度が低下する問題があった。
【０００５】
これに対しては、モータの漏れ磁界を遮蔽するためのシールド部品によってセンサを包囲することで、回転角度検出装置へ重畳するモータの漏れ磁界を抑制するような対策、あるいは、モータの漏れ磁界が及ばない位置まで、回転角度検出装置を離して設置する対策が考えられる。しかしながらこれらの対策によれば、シールド部品を設置するためのスペースが必要となり製品の大型化を招いたり、あるいは、回転角度検出装置をモータから離して設置することで、再び製品の大型化を招いてしまう問題がある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、製品の大型化を招くことなく、回転角度検出装置をモータの近傍に配置することができて、回転角度検出装置の検出精度の低下を抑制することができるレンジ切り替え装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の問題を解決するために、この発明に係るレンジ切り替え装置は、モータにより駆動される駆動軸と、前記駆動軸のトルクを増幅する減速歯車装置と、自動変速機のシフトシャフトと噛合してトルクをシフトシャフトへ伝達する出力軸と、前記出力軸の回転角度を検出する回転角度検出装置を備え、
前記出力軸の可動角度範囲のいずれかの位置において、前記回転角度検出装置が検知す
るセンサーマグネットによる磁界の方向が、前記モータの中心と前記回転角度検出装置の中心とを結ぶ線と平行となるように構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明のレンジ切り替え装置によれば、回転角度検出装置をモータの近傍に配置しても、回転角度検出装置の検出精度の低下を回避することができて、製品の小型化を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１に係るレンジ切り替え装置を備えたシフトバイワイヤシステムの全体構成を示す斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るレンジ切り替え装置の側面断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るレンジ切り替え装置のセンサーマグネットの磁束の方向とレンジ位置との関係を模式的に示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る回転角度検出装置の検知磁束を模式的に示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る回転角度検出装置の検出角度の誤差を模式的に示す図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係るレンジ切り替え装置のセンサーマグネットの磁束の方向とレンジ位置との関係を模式的に示す図である。
【図７】この発明の実施の形態３に係るレンジ切り替え装置の側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明によるレンジ切り替え装置の好適な実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、各図面において、同一符号は同一あるいは相当部分を示す。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るレンジ切り替え装置を備えたシフトバイワイヤシステムの全体構成を示す斜視図である。図１においてシフトバイワイヤシステム１は、レンジ切り替え装置２と、ディテント機構３と、パーキング機構４およびバルブボディ５を備えている。
【００１２】
ここで、レンジ切り替え装置２は、例えば、車両に搭載される自動変速機に取り付けられて構成されており、車両操縦者によって選択されるシフトレバー（レンジ選択手段）からのシフト信号（電気信号）が供給されるコネクタ２ａを備えている。このシフト信号に基づいてレンジ切り替え装置２は、図２において説明する出力軸１７に連結された駆動対象となるシフトシャフト６を回転駆動させ、このシフトシャフト６に取り付けられた略扇形状のディテントプレート７を正逆に回転させる。ディテントプレート７には、スプール弁８が連動するように取り付けられており、シフトシャフト６の回転によりディテントプレート７が回転すると、連動するスプール弁８がバルブボディ５の内部で往復移動し、これによってバルブボディ５の内部の油路を切り替えて、所定のレンジ位置（Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄ）に設定するように構成されている。
【００１３】
また、ディテントプレート７には、略扇形状の先端部に複数の凹部７ａが設けられており、この凹部７ａは、スプール弁８の各レンジ位置（Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄ）に対応している。さらに、ディテントスプリング９が板バネとして作用し、その先端を凹部７ａに押圧することによって、ディテントプレート７を位置決め保持するように構成されている。
【００１４】
一方、パーキング機構４は、ディテントプレート７に連結されたパーキングロッド１０と、パーキングロッド１０の先端に設けられた円錐部１１と、パーキングポール１２と、
パーキングギヤ１３とを有している。パーキングロッド１０は、ディテントプレート７の正逆の回転運動に伴い、パーキングロッド１０の位置が変わることによって、その先端に設けられた円錐部１１を介してパーキングポール１２が、軸１２ａを中心に上下にシーソー運動する。この運動に伴い、パーキングポール１２の凸部１２ｂが、パーキングギヤ１３の凹部１３ａに嵌合あるいは凹部１３ａから離脱することによってパーキング機構４のロックとアンロックが実行され、自動変速機におけるパーキングギヤ１３の回転を阻止または可能とすることになる。
【００１５】
以上のように、シフトバイワイヤシステム１においては、ディテントプレート７を介してシフトシャフト６とスプール弁８とが連動していることから、シフトシャフト６の回転角度を制御することによって、スプール弁８の位置を制御し、所定のレンジ位置に設定することが可能となるものである。
【００１６】
なお、車両やシステムによって違いはあるものの、ＰレンジからＤレンジ間のレンジ切り替えにより、シフトシャフト６およびディテントプレート７は、一般的には５０度程度回転する。
【００１７】
次に、レンジ切り替え装置２の構成および動作を図２にもとづいて説明する。レンジ切り替え装置２は、モータ１４と、モータ１４により駆動される駆動軸１５と、駆動軸１５のトルクを増幅する減速歯車装置１６と、減速歯車装置１６で増幅されたトルクを、車両のシフトシャフト６に伝達する出力軸１７と、出力軸１７の回転角度を検出する回転角度検出装置１８で構成され、これらはハウジング１９とカバー２０により格納される。
【００１８】
モータ１４は、永久磁石を用いたブラシレスモータであり、回転可能に支持されたロータ２１と、このロータ２１の回転中心と同軸上に配置されたステータ２２とで構成されている。ロータ２１は駆動軸１５に固定されており、磁石２３はロータ２１に接着等の手段により固定されている。磁石２３は周方向に複数の極に着磁されている。
駆動軸１５は、転がり軸受２４および２５によってハウジング１９に回転可能に保持されている。また、出力軸１７と駆動軸１５の軸中心は離間して配置され、小歯車２６と大歯車２７の噛合によって連動される。
【００１９】
ステータ２２は、ステータコア２８及びコイル２９から構成されている。ステータコア２８には、径内方向に向けて突出する複数のステータティースが形成されており、各ステータティースにはコイル２９が巻回されて、それぞれＵ相、Ｖ相、及びＷ相を形成して３相モータの固定子結線を構成している。
【００２０】
減速歯車装置１６は、遊星歯車減速機構と平歯車減速機構によって構成されており、回転する駆動軸１５に取付けられた太陽歯車３０と、この太陽歯車３０に噛み合う遊星歯車３１と、遊星歯車３１に噛み合う内歯３２ａを内周面に有するとともに外周部に磁性材からなる環状のギヤケース３２ｂを備えた環状歯車３２と、遊星歯車３１を自転及び公転可能に支持するピン３３ａを有するキャリア３３と、遊星歯車３１と反対面側のキャリア３３に取付けられた小歯車２６と、出力軸１７に固定され小歯車２６に噛み合う大歯車２７を有している。大歯車２７は内歯が形成されて小歯車２６と噛合する。
【００２１】
出力軸１７の端部にはセンサーマグネット３４が設置されており、センサーマグネット３４と対向する位置には、出力軸１７の回転角度を検出する回転角度検出装置１８が配置されている。回転角度検出装置１８は、磁束の方向を検知する磁気抵抗素子であり、図２における矢印φで示す水平方向の磁束を検出する向きに配置される。
センサーマグネット３４の端面は、径方向に磁束を発生させることができるように２極に着磁されており、回転角度検出装置１８の位置において、水平方向で所定の磁束密度の
磁束が発生するように回転角度検出装置１８から所定距離だけ離間して配置されている。
【００２２】
図３には、ディテントプレート７に形成された各レンジと、センサーマグネット３４の磁束の方向との位置関係を模式的に示している。実施の形態１においては、ディテントプレート７がＰレンジとＤレンジとの中間位置にある時に、センサーマグネット３４の磁束３４ａの方向が、モータ１４の中心と回転角度検出装置１８の中心とを結ぶ線と平行となるようにセンサーマグネット３４を配置している。
【００２３】
上記の構成によるレンジ切り替え装置２において、車両操縦者により選択されるシフトレバー（レンジ選択手段）からのシフト信号が入力されると、モータ１４のコイル２９には、駆動軸１５を回転させるための回転磁界を発生させる電流が流されて、駆動軸１５が回転する。そして駆動軸１５に発生するトルクは減速歯車装置１６により増幅されて、出力軸１７を経てシフトシャフト６に伝達される。これによりディテントプレート７が回転して、目標のレンジへの切り替えが実行される。
【００２４】
ここで、ギヤケース３２ｂは、モータ１４から漏れ出す磁界を集磁して再びモータ１４へ戻すための磁気誘導部材となっている。これによりモータ１４からの漏れ磁束１４ａは、ステータ２２の外周面から漏れ出して、ギヤケース３２ｂやロータ２１へ向かって、図３の下方へ向かいながらギヤケース３２ｂの径内方向へ流れる。同様に、ロータ２１からの漏れ磁束１４ａは、同様の経路をステータ２２に向けて逆方向に流れる。このような漏れ磁束の交番挙動は、回転磁界を発生させるための通電相の切り換えに伴って交互に発生する。
【００２５】
このような磁束の流れにおいて、回転角度検出装置１８の位置においては、センサーマグネット３４の磁束３４ａとモータ１４からの漏れ磁束１４ａが通過するが、このうち、回転角度検出装置１８が検知するのは、センサーマグネット３４の磁束３４ａと漏れ磁束１４ａの水平成分との合成磁束の方向である。
この関係を模式的に示したものが図４である。センサーマグネット３４の磁束３４ａと漏れ磁束１４ａとが交差する角度をβとした場合、漏れ磁束１４ａの重畳により、回転角度検出装置１８が検知する磁束は、センサーマグネット３４の磁束３４ａに対してθだけ傾けられることを示している。
【００２６】
図５には、センサーマグネット３４の磁束３４ａと漏れ磁束１４ａとを単一方向のベクトルとしてモデル化した場合の、角度βに対する角度θの変化を示す。なお、角度θの値は、β＝９０°におけるθの値を１とした時の割合で示す。
これによれば、センサーマグネット３４の磁束３４ａと漏れ磁束１４ａとの交差する角度βが、９０°ないし−９０°に近づくにつれて、センサーマグネット３４の磁束３４ａに対する合成磁束３５の傾き角度θの絶対値は大きくなる。すなわち、回転角度検出装置１８で検出される出力軸１７の回転角度は、θで示される角度の分の誤差を生じることになる。
言い換えれば、センサーマグネット３４の磁束３４ａと漏れ磁束１４ａの水平成分とが平行に近づくほど、漏れ磁束１４ａの重畳による影響は小さくなり、前記の誤差θは小さくなる。
【００２７】
実施の形態1においては、図３に示すように、ディテントプレート７がＰレンジとＤレ
ンジとの中間位置にある時に、センサーマグネット３４の磁束３４ａの方向が、モータ１４の中心と回転角度検出装置１８の中心とを結ぶ線と平行となるよう配置しているので、この位置において、回転角度検出装置１８による検出角度の誤差が最も小さくなる。さらに可動範囲の両端であるＰレンジおよびＤレンジであっても、センサーマグネット３４の磁束３４ａの方向は、漏れ磁束１４ａと直交はしない。
【００２８】
これにより、ＰレンジからＤレンジまでの全範囲において、センサーマグネット３４の磁束３４ａと漏れ磁束１４ａとが直交することがなく、さらに、可動範囲の全般で検出誤差θが小さい領域を使用することができるので、回転角度検出装置１８の検出精度の低下が抑えられる。
【００２９】
これまで説明したように、実施の形態１のレンジ切り替え装置によれば、センサーマグネット３４の磁束３４ａの方向とモータ１４からの漏れ磁束１４ａの水平成分とが、直交することなく平行に近くなる配置にしているので、漏れ磁束１４ａの重畳による影響を最小限に抑えることができて、回転角度検出装置１８の検出精度の低下を抑えることができる。これにより、モータ１４の近傍に回転角度検出装置１８を設置することが可能となる。そしてモータ１４の漏れ磁界１４ａの影響を受けないようにするために、回転角度検出装置１８をモータ１４から離れた位置に設置する対策を行った場合と比べて、レンジ切り替え装置を小型に構成することが可能となる。
【００３０】
さらに、ロータ２１とステータ２２の極数が多い多極のモータ１４を使用する場合であっても、モータ１４から放射状に漏れ出す磁束を、磁気誘導部材である環状歯車３２によって集磁することができる。このため、使用するモータ１４の極数の制約を受けることなく、回転角度検出装置１８の検出精度の低下を抑えることができる。
【００３１】
なお、実施の形態１においては、環状歯車３２を磁気誘導部材としたが、この形態に限定されるものではなく、モータ１４の中心軸と同心の略扇型ないし略円環状に形成しても良い。この場合、磁気誘導部材の外周長さは、モータ１４の周方向に沿った回転角度検出装置１８の長さ以上であればよく、内周の位置は、ロータ２１の外周位置よりも径内方向の位置であれば同様の効果を得ることができる。
【００３２】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係るレンジ切り替え装置について説明する。図６は、実施の形態２に係るレンジ切り替え装置を説明する図で、実施の形態１の図３に相当する図である。実施の形態２に係るレンジ切り替え装置は、シフトシャフト６がＰレンジ位置にある状態において、センサーマグネット３４の磁束３４ａの方向が、モータ１４の中心と回転角度検出装置１８の中心とを結ぶ線と平行となるようにセンサーマグネット３４を配置している。なお、その他の構成は実施の形態と同様であり、説明を省略する。
【００３３】
Ｐレンジにおいては、車両を安全に停車させるために、円錐部１１を所定位置まで確実に移動させて、パーキングポール１２がパーキングギヤ１３へ嵌合させることが必要となる。このためレンジ切り替え装置２に対しては、Ｐレンジ位置への正確な位置決め動作が求められる。
【００３４】
この場合であっても、実施の形態２によれば、Ｐレンジの位置にて、センサーマグネット３４の磁束３４ａの方向と、モータ１４の漏れ磁束１４ａとが平行に配置されているので、Ｐレンジの位置での回転角度検出装置１８の検出精度の低下は抑えられて、レンジ切り替え装置２による正確な位置決めを行うことができる。
【００３５】
実施の形態２においては、Ｐレンジの状態において、センサーマグネット３４の磁束３４ａの方向が、モータ１４の中心と回転角度検出装置１８の中心とを結ぶ線と平行となるようにセンサーマグネット３４を配置しているが、これに限定されるものではない。
すなわち、ディテントプレート７によって規定されるいずれかのレンジの位置において、センサーマグネット３４の磁束３４ａの方向が、モータ１４の中心と回転角度検出装置１８の中心とを結ぶ線と平行となるように配置することで、そのレンジの位置での回転角度検出装置１８の検出精度の低下を抑え、レンジ切り替え装置２による正確な位置決めを行うことができる。
【００３６】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３に係るレンジ切り替え装置について説明する。図７は、実施の形態３に係るレンジ切り替え装置を説明する図で、実施の形態１の図２に相当する図である。実施の形態３に係るレンジ切り替え装置は、ピン３３ａの端部に磁性材料からなる円板状部材３６が固定されている。なお、その他の構成は実施の形態と同様であり、説明を省略する。
【００３７】
これによれば、環状歯車３２を樹脂や真鍮などの非磁性材料で構成した場合であっても、加工が容易な円板状部材３６を用いて磁気誘導部材を構成することができる。また、円板状部材３６はキャリア３３とともに回転運動を行うが、円板状に形成されているので、回転しても磁気誘導部材としての磁気通路の長さは変化しない。従って、モータ１４からの漏れ磁束１４ａを集磁することができて、既述の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００３８】
なお、上記の各実施の形態においては、モータ１４をブラシレスモータとして説明したが、これに限定されるものではなく、ブラシ付きモータであっても、この発明の適用によって同様の効果を得ることができる。また、モータ１４はラジアルギャップを有したインナーロータ式モータとして説明したが、これに限定されるものではなく、アウターロータ式モータで構成してもよく、さらにはアキシャルギャップを有したモータであってもよい。
【００３９】
また、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１  シフトバイワイヤシステム、２  レンジ切り替え装置、２ａ  コネクタ、３  ディテント機構、４  パーキング機構、５  バルブボディ、６  シフトシャフト、７  ディテントプレート、７ａ  凹部、８  スプール弁、９  ディテントスプリング、１０  パーキングロッド、１１  円錐部、１２  パーキングポール、１２ａ  軸、１２ｂ  凸部、１３  パーキングギヤ、１３ａ  凹部、１４  モータ、１５  駆動軸、１６  減速歯車装置、１７  出力軸、１８  回転角度検出装置、１９  ハウジング、２０  カバー、２１  ロータ、２２  ステータ、２３  磁石、２４、２５  転がり軸受、２６  小歯車、２７  大歯車、２８  ステータコア、２９  コイル、３０  太陽歯車、３１  遊星歯車、３２  環状歯車、３２ａ  内歯、３２ｂ  ギヤケース、３３  キャリア、３３ａ  ピン、３４  センサーマグネット、３４ａ  磁束、３５  合成磁束、３６  円板状部材
【図１】
2018028362.tif 000003
【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】
2018028362.tif 000009