(57)【要約】【課題】アクチュエータに対して、レンジ切換え時に要求される高速度と、パーキング機構の作動時に要求される高トルクとの両立を、アクチュエータの大型化、コストの増大をすることなく実現することを目標とする。【解決手段】シフトレバー１５を操作することにより運転者が選択したレンジ位置に基づいた電気的信号によってマニュアル弁４を動作させてレンジ切換えを行い、かつ、パーキングレンジ位置で前記自動変速機内の駆動軸、もしくは出力軸と車輪の間に固定されたパーキングギヤ８を機械的手段でロックするパーキングロック機構を設けたシフトバイワイヤ式自動変速機において、マニュアル弁４を制御する第１のアクチュエータ１８とパーキングロック機構を制御する第２のアクチュエータ１とを設ける。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチ操作により運転者が選択したレンジ位置に基づいた電気的信号によってマニュアル弁を動作させてレンジ切換えを行い、
かつパーキングレンジ位置で前記自動変速機内の駆動軸、もしくは出力軸と車輪の間に固定されたパーキングギヤを機械的手段でロックするパーキングロック機構を設けたシフトバイワイヤ式自動変速機において、
前記マニュアル弁を制御する第１のアクチュエータと前記パーキングロック機構を制御する第２のアクチュエータとを有することを特徴とするシフトバイワイヤ式自動変速機の制御装置。
【請求項２】
前記パーキングロック機構用アクチュエータには、前記マニュアル弁用アクチュエータよりも容量が大きいものを使用する請求項１に記載のシフトバイワイヤ式自動変速機の制御装置。
【請求項３】
前記パーキング機構用アクチュエータの容量と前記マニュアル弁用アクチュエータの容量を略同等とし、前記パーキングロック機構用アクチュエータと前記パーキングロック機構とを減速機を介して接続する請求項１に記載のシフトバイワイヤ式自動変速機の制御装置。
【請求項４】
前記パーキングロック機構用シャフトと前記マニュアル弁用シャフトとを、互いに独立して回転可能な略同心な二重筒構造とし、一方のシャフトに前記マニュアル弁用アクチュエータおよびマニュアル弁を連結し、他方のシャフトに前記パーキングロック機構用アクチュエータおよび前記パーキングロッドを連結した請求項１から３のいずれか一つに記載のシフトバイワイヤ式自動変速機の制御装置。
【請求項５】
前記パーキングロック機構用シャフトに、一端にパーキングロック機構用アクチュエータ、他端に前記機械的ロック手段を連結したパーキングロッドレバーをシャフト軸心に対して略直角に結合し、前記マニュアル弁用シャフトの一端に前記マニュアル弁用アクチュエータを、他端には前記マニュアル弁を連結した請求項４に記載のシフトバイワイヤ式自動変速機の制御装置。
【請求項６】
前記パーキングロック機構用シャフトに、２つのレバーをそれぞれ軸心に対して略直角に係合し、一方には前記パーキング機構用アクチュエータを、他方には前記機械的ロック手段を連結した請求項４に記載のシフトバイワイヤ式自動変速機の制御手段。
【請求項７】
前記パーキングロック機構に制限手段を設けて、パーキングレンジ位置以外では前記パーキングロック機構を作動させない請求項４から６のいずれか一つに記載のシフトバイワイヤ式自動変速機の制御装置。
【請求項８】
前記パーキングロック機構用シャフトもしくはこのシャフトに係合した回転体と、前記マニュアル弁用シャフトもしくはこのシャフトに係合した回転体の少なくとも一方に、パーキングレンジ以外のレンジでは前記他方の回転体に接触することによって前記パーキングロック機構がロック状態になることを禁止するストッパーを設けた請求項７に記載のシフトバイワイヤ式自動変速機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動変速機のレンジ切換え機構に関し、特にスイッチ操作に基づく電気的信号によってアクチュエータを動作させてレンジ位置切り替えを行うシフトバイワイヤ式自動変速機の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スイッチ操作に基づく電気的な信号によってアクチュエータを動作させることにより、パーキングギヤ及び自動変速機のレンジ位置を切換える、所謂シフトバイワイヤ式自動変速機が特許文献１に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−１９３７２９号公報
【０００４】
【本発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に記載のシフトバイワイヤ自動変速機においては、レンジ切換えを行うためのマニュアルシャフト駆動用アクチュエータが、パーキングロック機構駆動用のアクチュエータとしても共用される構成となっているため、以下のような問題があった。
【０００５】
走行レンジからパーキングレンジ、もしくはパーキングレンジから走行レンジへ切換える時にアクチュエータはパーキングロック機構を駆動する必要があるが、パーキングロック機構の駆動、特にロック状態から解除する際には高トルクが必要となる。
【０００６】
また、走行レンジ間の切換えにおいては、レンジ位置の切換えをすばやく完了させるために、高回転速度が要求される。
【０００７】
上記のように一つのアクチュエータに高トルクと高回転速度という相反する性能が要求されることになる。高トルクを得るためにはアクチュエータに用いるモータと出力手段の間の減速比を大きくする方法があるが、そのためには必然的にギヤ機構が大きくなるので、レイアウト上の問題が生じてしまう。
【０００８】
また、ギヤ機構が大型化すると走行レンジ間の変更のレスポンスが悪化するという問題もある。これを回避するためにはモータを大きくする方法があるが、アクチュエータの大型化、コストの増大という問題が生じる。
【０００９】
そこで、本発明はアクチュエータの大型化やコストの増大をすることなく、高トルク、高回転速度の二つの要求を満たすシフトバイワイヤ式変速機の制御装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
スイッチ操作により運転者が選択したレンジ位置に基づいた電気的信号によってマニュアル弁を動作させてレンジ切換えを行い、かつパーキングレンジ位置で前記自動変速機内の駆動軸、もしくは出力軸と車輪の間に固定されたパーキングギヤを機械的手段でロックするパーキングロック機構を設けたシフトバイワイヤ式自動変速機において、前記マニュアル弁を制御する第１のアクチュエータと前記パーキングロック機構を制御する第２のアクチュエータとを備える。
【００１１】
【作用・効果】
本発明によれば、パーキングロック機構用とマニュアル弁用の２種類のアクチュエータを用いるので、高トルクを要求されるパーキングロック機構用アクチュエータと、高回転を要求されるマニュアル弁用アクチュエータにそれぞれの要求を満たすモータを使用できる。
【００１２】
したがって、従来のように一つのアクチュエータで両方の駆動を行うためにパーキングロック機構用アクチュエータからパーキングロック機構までの間に大型の減速機を介在させて減速比を大きく設定する必要等がなくなるので、アクチュエータが大型化することを防止できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は本発明の第１実施形態のシステム構成を表している。
【００１５】
１は後述するパーキングロック機構を駆動させるためのパーキングロック機構用アクチュエータで、１８はマニュアル弁４を操作してレンジ切換えを行うためのマニュアル弁用アクチュエータであり、両アクチュエータ共にコントロールユニット１７によって制御される。
【００１６】
なおパーキングロック機構用アクチュエータ１、およびマニュアル弁用アクチュエータ１８はどちらも駆動手段としてモータを使用しており、それらをパーキングロック機構用モータ１ａ、マニュアル弁用モータ１８ａとする。
【００１７】
コントロールユニット１７は運転者がシフトレバー１５で選択したレンジ位置を検出するレンジ位置センサ１６およびマニュアル弁位置センサ７からの検出信号に基づいてパーキングロック機構用アクチュエータ１及びマニュアル弁用アクチュエータ１８の制御をおこなう。
【００１８】
パーキングロック機構用アクチュエータ１によって回転駆動されるパーキングロック用シャフト７０にはパーキングロッド３２が配設されている。
【００１９】
パーキングロッド３２には、パーキングロッド９がパーキング用シャフト７０と直交する方向から回転自在に係合されている。また、パーキングロッド９にはパーキング用シャフト７０の軸方向に対して略直角方向にパーキングロッドカム１０が配設されている。
【００２０】
これにより、パーキングロック用シャフト７０が回転することによってパーキングロッドカム１０は往復直線運動を行う。パーキングロッドカム１０は直線運動をすることでパーキングポール１２を押し上げ、これによってパーキングポール１２に設けられた突起部１４はパーキングギヤ８と噛み合い、パーキングギヤ８の回転を拘束する。このロックした状態をパーキングロック機構ＯＮとする。
【００２１】
また、パーキング用シャフト７０が反対方向に回転すると、パーキングロッドカム１０がパーキングポール１２より抜け出し、パーキングギヤ８の拘束が解除されてパーキングロック機構がＯＦＦとなる。このとき、パーキングロッド３２の外周部に設けられたディテント溝６とディテントスプリング５の先端部５ａとが噛み合うことで、パーキングレンジのＯＮ／ＯＦＦの位置決めを行っている。
【００２２】
また、マニュアルアクチュエータ１８に連結されたマニュアルシャフト３はマニュアル弁４に連結されており、マニュアルシャフト３が往復直線運動を行うことによりマニュアル弁４がレンジ切換えを行う。ここでマニュアル弁４の位置決めは、マニュアル弁位置センサ７からの検出値に基づき制御される。
【００２３】
次に本実施形態の作用を説明する。
【００２４】
運転者がシフトレバー１５によってパーキングレンジを選択すると、レンジ位置センサ１６がそれを検出してコントロールユニット１７に電気信号を送る。
【００２５】
コントロールユニット１７は読み込んだ電気信号に基づいてマニュアル弁用アクチュエータ１８およびパーキングロック機構用アクチュエータ１を制御し、マニュアル弁４をパーキングレンジに、前述したパーキングロック機構をＯＮにする。
【００２６】
この時、マニュアル弁４の切換えは迅速に行われることが望ましく、したがってマニュアル弁用モータ１８ａには高回転型が望ましい。
【００２７】
これに対してパーキングロック機構のＯＮ／ＯＦＦ切換えは、特にＯＮからＯＦＦへの切換え時には、パーキングギヤ８からの反力の影響でパーキングギヤ８と突起１４とパーキングロッドカム１０とがきつく噛み合っているため、パーキングロッドカム１０を動かすためには大きな力が必要となる。したがってパーキングロック機構用モータ１ａには高トルク型が望ましい。
【００２８】
ここで、図２にモータの出力トルク回転特性図を示す。この特性図より回転速度が高くなるにしたがって出力トルクは低下することがわかる。
【００２９】
つまり、前述した高速回転と高トルクという二つの特性は相反するものであり、高回転型であれば低トルク、高トルク型であれば低回転となり、一つのモータでは両立し得ないものである。
【００３０】
そこで従来は、モータとパーキングロック機構との間の減速比を大きく設定して高トルクを得ていたが、減速比を大きくするためには減速機のギヤ機構も大きくなり、ギヤ機構が大型化すればレンジ切換えの速度を上げるためにモータも大型化しなければならず、アクチュエータが大型化してしまうという問題があった。
【００３１】
しかし本実施形態では、パーキングロック機構用アクチュエータ１とマニュアル弁用アクチュエータ１８とが独立しているので、パーキングロック機構用モータ１ａには低回転高トルク型（大容量）のモータを使用し、マニュアル弁用モータ１８ａには高回転低トルク型（小容量）のモータを使用する、というようにそれぞれの要求に合致したモータを使用することが可能となり、特にマニュアル弁用モータ１８ａには汎用小型モータを使用することが可能となる。
【００３２】
また、パーキングロック機構用モータ１ａにも小型汎用のマニュアル弁用モータ１８ａを使用し、パーキングロック機構用アクチュエータ１のモータ１ａとマニュアルシャフト３との間に減速機を介在させて、コスト低減が可能となる。
【００３３】
第２実施形態について図３のシステム構成図を用いて説明する。
【００３４】
マニュアル弁用アクチュエータ１８にはマニュアルシャフト３が連結されており、マニュアルシャフト３が回転することによりマニュアル弁４が駆動される機構になっている。
【００３５】
また、マニュアルシャフト３には、軸方向に対して略直交するようにロッドプレート２が結合されており、ロッドプレート２に設けられたディテント溝６とディテントスプリング５が噛み合うことでレンジ位置のずれを防止する。
【００３６】
マニュアルシャフト３の外側に、マニュアルシャフト３に対して略同心的に、かつ独立して回転可能に中空シャフト（外側シャフト）３ａを配置して二重筒構造とする。
【００３７】
外側シャフト３ａには、軸方向に対して略直交する状態でパーキングロッドアーム３０を結合し、パーキングロッドアーム３０の一端はパーキングロック機構用アクチュエータ１とシャフト３１を介して連接し、他端にはパーキングロッド９を配置する。シャフト３１およびパーキングロッド９はどちらもパーキングロッドアーム３０と回転自在に取り付けられている。
【００３８】
また、パーキングロック機構用アクチュエータ１は、パーキングロック機構用モータ１ａの回転をシャフト３１の往復運動として出力する。具体的には、例えば図４（Ａ）に示すように、シャフト３１は内側にねじ溝３１ａを切った中空シャフトとして、モータ１ａのシャフト１００の外周にねじ溝１００ａを切り、これをシャフト３１の内側のねじ溝３１ａと噛み合わせることにより、モータ１ａが回転することによってパーキングロッドアーム３０に回転自在に取り付けられたシャフト３１は往復運動する。
【００３９】
以上の構成により、パーキングロック機構用アクチュエータ１が作動すると、シャフト３１が縮み、パーキングロッドアーム３０は外側シャフト３ａの軸回りで図面上反時計回りに回転する。これにより、パーキングロッドアーム３０の他端に設置されたパーキングロッド９の先端に設けられたパーキングロッドカム１０がパーキングロッドカム１２を押し上げることになる。これ以降の、パーキングロック機構がＯＮになるまで、およびＯＮからＯＦＦになる時の動作は第１実施形態と同様である。
【００４０】
以上のことから、本実施形態によると第１実施形態と同様の効果が得られることに加えて、従来パーキングロック機構とマニュアル弁４の駆動を行っていたシャフトを、それぞれ独立に回転可能な二重筒構造のシャフト３、３ａに置き換えたので、既存の変速機を大幅な変更を加えることなく使用することができるという効果がある。
【００４１】
なお、図３に示したようにパーキングロッドアーム３０を１枚の板とするのではなく、図５に示したように２枚用いて、上側をアクチュエータレバー４１としてパーキングロック機構用アクチュエータ１と連結し、下側をパーキングロッドアーム４２としてパーキングロッド９を取り付けるという方法も考えられる。
【００４２】
これによれば、アクチュエータレバー４１の外側シャフトへの取り付け部分を自由に設定できるので、パーキングロック機構用アクチュエータ１を取り付ける場所の選択の自由度が広がる。
【００４３】
また、パーキングロック機構用アクチュエータ１は、図４（Ｂ）に示すように、シャフト３１の内側のシャフト１０３とパーキングロック機構用モータ１ａのシャフト１００の間にギア１０２、１０３から構成される減速機構を介在させることもできる。
【００４４】
これによれば、パーキングロック機構用モータ１ａに小型のモータを使用しても、ギア１０２、１０３の減速比によって必要なトルクを得ることが可能となる。
【００４５】
したがって、パーキングロック機構用モータ１ａにマニュアル弁用モータ１８ａと同じ小容量のモータを使用して、コストを下げることが可能となる。
【００４６】
第３実施形態について図６、７を用いて説明する。
【００４７】
図６、７は本実施形態のシステム構成であり、図５に示した第２実施形態のロッドプレート２にストッパー６０を設けることによって、パーキングレンジ以外のレンジにおいてはパーキングロック機構をＯＮにできなくしたものである。
【００４８】
なお、図６はシフトレバー１５でパーキングレンジを選択して、パーキングロック機構が作動する前の状態である。パーキングロッドアーム３０とストッパー６０との間には空間があり、パーキングロッドアーム３０はマニュアルシャフト３を軸として時計回りに回転可能な状態である。つまり、パーキングロック機構用アクチュエータ１が駆動することにより、パーキング機構がＯＮになる状態である。
【００４９】
これに対して図７は、シフトレバー１５でリバースレンジを選択した状態であり、この状態ではパーキングロックアーム３０はストッパー６０と接触しているため、この状態からマニュアルシャフト３を軸として時計回りに回転することはできない。つまり、パーキングロック機構はＯＮにできない状態である。
【００５０】
以下、図８に各レンジでのストッパー６０とパーキングロッドアーム３０との位置関係を示し、詳細な説明を行う。
【００５１】
図８（Ａ）〜（Ｆ）は、ロッドプレート２とパーキングロッドアーム３０をマニュアルシャフト３のマニュアル弁用アクチュエータ１８側から見た図であり、（Ａ）はローレンジ、（Ｂ）はセカンドレンジ、（Ｃ）はドライブレンジ、（Ｄ）はニュートラルレンジ、（Ｅ）はリバースレンジ、（Ｆ）はパーキングレンジの状態を示している。なお、図８においてパーキングロッドアーム３０のパーキングロック機構用アクチュエータ１側の半分は省略してある。
【００５２】
点線で示した３０Ｐはパーキングロック機構がＯＮになった状態のパーキングロッドアーム３０の位置（以下、ロック位置という）を示しており、実線で示したパーキングロッドアーム３０は各レンジにおけるパーキングロッドアーム３０の位置を示しており、ディテント溝６には対応するレンジ位置が示してある。
【００５３】
次にストッパー６０を設ける位置について説明する。
【００５４】
ストッパー６０を設ける位置として必要な条件は、パーキングレンジではパーキングロック機構がＯＮになり、かつ、それ以外のレンジではＯＮにならないことである。
【００５５】
つまり、パーキングレンジでは、パーキングロッドアーム３０がロック位置３０Ｐまで回転可能で、それ以外のレンジではストッパー６０によって回転を制限されて、ロック位置３０Ｐまで回転できなければよい。
【００５６】
図８（Ａ）〜（Ｅ）を比較するとパーキングレンジ以外でパーキングロッドアーム３０がロック位置３０Ｐに最も近づくのはリバースレンジの時である。したがって、パーキングレンジではパーキングロッドアーム３０がロック位置３０Ｐまで回転可能で、リバースレンジではロック位置３０Ｐまで回転できないようにストッパー６０を設置すればよい。
【００５７】
上記の条件を満たすために、本実施形態ではパーキングレンジにおいてパーキングロッドアーム３０がロック位置３０Ｐまで回転した状態で、パーキングロッドアーム３０の、マニュアルシャフト３に対してパーキングロッド９側かつ回転方向側側面に略接触する位置にストッパー６０を設置した。
【００５８】
以上により、本実施形態では、パーキングレンジ以外のレンジではパーキングロック機構がＯＮにはならないので、車両の振動などによって走行中にパーキングロック機構がＯＮになり車輪がロックしてしまう等という事態を招くことがない。
【００５９】
なお、ストッパー６０を設ける位置は上記の他にも、パーキングロッドアーム３０のマニュアルシャフト３に対してパーキングロッド９と反対側の、回転方向と反対側側面に略接触する位置等が考えられる。
【００６０】
また、本実施形態においては、ストッパー６０を設けることによって機械的にパーキングロック機構のＯＮ・ＯＦＦを制限したが、シフト位置センサ７、レンジ選択スイッチセンサ１６からの信号に基づいて、コントロールユニット１７によってパーキングロック機構用アクチュエータ１の動きを制限することによっても同様の効果が得られる。
【００６１】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のシステム構成を表す図である。
【図２】アクチュエータ用モータの出力トルク回転特性図である。
【図３】本発明の第２実施形態のシステム構成を表す図である。
【図４】（Ａ）（Ｂ）パーキングロック機構用アクチュエータの断面図である。
【図５】第２実施形態のパーキングロッドアームを、アクチュエータアームとパーキングロッドアームに分割したシステム構成である。
【図６】本発明の第３実施形態のシステム構成を表す図である。
【図７】本発明の第３実施形態において、パーキングロッドアームがストッパーと接触した状態を表す図である。
【図８】ロッドプレートとパーキングロッドアームおよびストッパーの位置関係を表す図である。
【符号の説明】
１  パーキングロック機構用アクチュエータ
２  ロッドプレート
３  マニュアルシャフト
４  マニュアル弁
５  ディテントスプリング
６  ディテント溝
７  マニュアルシャフト角度センサ
８  パーキングギヤ
９  パーキングロッド
１０  パーキングロッドカム
１１  スプリング
１２  パーキングポール
１３  支軸
１４  突起部
１５  シフトレバー
１６  シフト位置センサ
１７  コントロールユニット
１８  マニュアル弁用アクチュエータ
３０  パーキングロッドアーム
３１  シャフト
３２  パーキングロッド
４１  アクチュエータレバー
４２  パーキングロッドアーム
５０  連結シャフト
６０  ストッパー
７０  パーキングロック用シャフト
【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】
2004169877.tif 000008
【図７】
2004169877.tif 000009
【図８】
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