(57)【要約】  【課題】  コストを抑制しつつ、シフトフォーク等の位置を適切に検出できる自動変速機用アクチュエータを提供する。  【解決手段】  位置センサ２２の本体は、ハウジング外部にあり、検出部である検出接片２２ａの凸部２２ｂをねじ軸１７の半径方向内方に設けることで、自動変速機内の潤滑油や温度の影響を受けにくくなり、安価な位置センサ２２を用いることができる。【選択図】  図１
2005180507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられた電動モータと、
前記電動モータの回転軸に連結された回転要素と、被駆動部材に連結された軸線方向移動要素と、前記回転要素と前記軸線方向移動要素との間に配置された転動体とを含み、前記回転要素の回転運動を、前記軸線方向移動要素の軸線方向運動に変換するボールスクリュー機構と、
前記軸線方向移動要素に接触することで、その位置を検出する位置センサとを有し、
前記位置センサの検出部は、前記軸線方向移動要素の半径方向内側に配置されていることを特徴とする自動変速機用アクチュエータ。
【請求項２】
ハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられた電動モータと、
前記電動モータの回転軸に連結された回転要素と、被駆動部材に連結された軸線方向移動要素と、前記回転要素と前記軸線方向移動要素との間に配置された転動体とを含み、前記回転要素の回転運動を、前記軸線方向移動要素の軸線方向運動に変換するボールスクリュー機構と、
前記軸線方向移動要素の移動量を検出する移動量センサとを有し、
前記軸線方向移動要素は、雌ねじ部を有し、前記移動量センサは、前記雌ねじ部に係合する係合部を有し、前記係合部の回転角度に応じて、前記軸線方向移動要素の移動量を検出することを特徴とする自動変速機用アクチュエータ。
【請求項３】
ハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられた電動モータと、
前記電動モータの回転軸に連結されたウォームギヤと、前記ウォームギヤに噛合する磁性体であるウォームホイールとを備えたウォーム機構と、
前記ウォームホイールに連結された回転要素と、被駆動部材に連結された軸線方向移動要素と、前記回転要素と前記軸線方向移動要素との間に配置された転動体とを備えたボールスクリュー機構と、
前記軸線方向移動要素の移動量を検出する移動量センサとを有し、
前記移動量センサは、前記ウォームホイールに隣接して配置され、前記ウォームホイールの歯の通過を検出することを特徴とする自動変速機用アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動変速機用アクチュエータに関し、特に、車両の自動変速機のシフトレンジを切り替えるために用いられると好適なアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
駆動モータを動力源として自動変速機のシフトを切り替える電動式のシフト切り替え装置が、特許文献１に開示されている。かかる構成において、ねじ軸とナットからなるボールスクリュー機構を動力伝達のために用いている。より具体的には、軸受を介してトランスファハウジングに固定され回転自在となっているねじ軸が、駆動モータとダイレクトに結合され回転を入力されている。ねじ軸に加えられた回転変位は、ナットにより軸線方向変位と変換され、この軸線方向変位が、ナットへ付設された入れ子式管部材、シフトレール、シフトフォークへと伝達され、シフト切り替えが行われるようになっている。
【特許文献１】特開平１１−２３２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、電動式のシフト切り替え装置において、シフト切り替えを適切に行うには、シフトフォークの位置を精度よく検出し、それに応じて駆動モータのオン・オフを制御する必要がある。しかるに、特許文献１の構成では、ねじ軸を駆動モータにダイレクトに連結した上で回転させ、ナットを軸線方向へと変位させているので、シフトフォークの位置を精度よく検出するためには、シフトフォーク近傍で、その変位を検出せざるを得ない。ところが、自動変速機において、シフトフォークが設けられている付近は、一般的に高温の潤滑油が流れる或いは飛散する環境条件が非常に劣悪な場所であり、このような場所に設ける変位センサは、耐油性、耐熱性を兼ね備えていなくてはならず、コスト的に非常に高いものとなっている。又、シフトフォーク付近において、周囲部品との干渉を避けながら変位センサを設けることは、設計の自由度を制限しているという問題もある。
【０００４】
本発明は、かかる従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、コストを抑制しつつ、シフトフォーク等の位置を適切に検出できる自動変速機用アクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の本発明の自動変速機用アクチュエータは、
ハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられた電動モータと、
前記電動モータの回転軸に連結された回転要素と、被駆動部材に連結された軸線方向移動要素と、前記回転要素と前記軸線方向移動要素との間に配置された転動体とを含み、前記回転要素の回転運動を、前記軸線方向移動要素の軸線方向運動に変換するボールスクリュー機構と、
前記軸線方向移動要素に接触することで、その位置を検出する位置センサとを有し、
前記位置センサの検出部は、前記軸線方向移動要素の半径方向内側に配置されていることを特徴とする。
【０００６】
第２の本発明の自動変速機用アクチュエータは、
ハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられた電動モータと、
前記電動モータの回転軸に連結された回転要素と、被駆動部材に連結された軸線方向移動要素と、前記回転要素と前記軸線方向移動要素との間に配置された転動体とを含み、前記回転要素の回転運動を、前記軸線方向移動要素の軸線方向運動に変換するボールスクリュー機構と、
前記軸線方向移動要素の移動量を検出する移動量センサとを有し、
前記軸線方向移動要素は、雌ねじ部を有し、前記移動量センサは、前記雌ねじ部に係合する係合部を有し、前記係合部の回転角度に応じて、前記軸線方向移動要素の移動量を検出することを特徴とする。
【０００７】
第３の本発明の自動変速機用アクチュエータは、
ハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられた電動モータと、
前記電動モータの回転軸に連結されたウォームギヤと、前記ウォームギヤに噛合する磁性体であるウォームホイールとを備えたウォーム機構と、
前記ウォームホイールに連結された回転要素と、被駆動部材に連結された軸線方向移動要素と、前記回転要素と前記軸線方向移動要素との間に配置された転動体とを備えたボールスクリュー機構と、
前記軸線方向移動要素の移動量を検出する移動量センサとを有し、
前記移動量センサは、前記ウォームホイールに隣接して配置され、前記ウォームホイールの歯の通過を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
第１の本発明の自動変速機用アクチュエータによれば、前記軸線方向移動要素を被駆動部材としての例えばシフトフォークに連結することで、かかる自動変速機用アクチュエータを、自動変速機のシフト切り替え機構に用いた場合、前記軸線方向移動要素の軸線方向位置を検出することで、シフトフォークの位置を検出できるため、シフトフォーク付近を避けて前記位置センサを配置することができることから、自動変速機設計の自由度が高まる。又、前記位置センサは、前記軸線方向移動要素の半径方向内方に設けることで、自動変速機内の潤滑油や温度の影響を受けにくくなり、安価な位置センサを用いることができる。
【０００９】
第２の本発明の自動変速機用アクチュエータは、前記軸線方向移動要素を被駆動部材としての例えばシフトフォークに連結することで、かかる自動変速機用アクチュエータを、自動変速機のシフト切り替え機構に用いた場合、前記軸線方向移動要素の移動に応じて前記係合部が回転することを利用して、その移動量を検出することによりシフトフォークの位置を検出できるため、シフトフォーク付近を避けて前記移動量センサを配置することができることから、自動変速機設計の自由度が高まる。又、前記移動量センサは、前記軸線方向移動要素の半径方向内方に設けることで、自動変速機内の潤滑油や温度の影響を受けにくく、安価な移動量センサを用いることができる。
【００１０】
第３の本発明の自動変速機用アクチュエータは、前記軸線方向移動要素を被駆動部材としての例えばシフトフォークに連結することで、かかる自動変速機用アクチュエータを、自動変速機のシフト切り替え機構に用いた場合、シフトフォークの移動に対応する前記ウォームホイールの回転角度を、前記移動量センサが通過した歯数から演算し、その演算結果に基づいてシフトフォークの移動量を検出できるため、シフトフォーク付近を避けて前記移動量センサを配置することができることから、自動変速機設計の自由度が高まる。又、前記移動量センサは、前記軸線方向移動要素の半径方向内方に設けることで、自動変速機内の潤滑油や温度の影響を受けにくく、安価な位置センサを用いることができる。尚、「移動量センサ」としては、磁気センサ、光学センサ等の非接触式センサのほか、歯に接触する切片を用いた機械式センサ等の接触式センサを用いてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、第１の実施の形態である自動変速機用アクチュエータを含むシフト切り替え機構の断面図である。図２は、図１の構成をII-II線で切断して矢印方向に見た図である。
【００１２】
図１において、ハウジング本体１１に対して、カバー部材１２が取り付けられている。ハウジング本体１１とカバー部材１２とで、ハウジングを構成する。
【００１３】
図２において、カバー部材１２には、モータ１３が取り付けられている。モータ１３は、その回転軸１３ａの中央に、ウォーム１３ｂを形成している。回転軸１３ａの端部は、カバー部材１２に対してブッシュ１４により回転自在に支持されている。
【００１４】
図１において、ウォーム１３ｂは、ウォームホイール１５に噛合している。ウォーム１３ｂとともにウォーム機構を構成するウォームホイール１５は、回転要素であるナット１６の一端に嵌合している。ナット１６は、軸線方向移動要素であるねじ軸１７の周囲に配置されており、ハウジング本体１１に対して、軸受１８により回転自在に支持されているとともに、ハウジング本体１１に対して軸線方向移動が阻止されている。
【００１５】
ねじ軸１７は、図１で左側の丸軸部１７ａと、同図で右側の雄ねじ部１７ｂとを有する。丸軸部１７ａが、ハウジング１１に対してブッシュ１９を介して支持されることで、ねじ軸１７は、軸線方向に移動可能となっている。雄ねじ部１７ｂの周囲には雄ネジ溝１７ｇ（簡略図示）が形成されている。ナット１６の内周には雌ネジ溝１６ｃが形成され、ねじ軸１７の雄ネジ溝１７ｇとナット１６の雌ネジ溝１６ｃとの間に形成された転走路内には、多数のボール１０（転動体）が転動自在に配置されている。よって、ナット１６の回転運動は、ねじ軸１７の軸線方向運動に変換されることとなる。ねじ軸１７、ナット１６，及びボール１０によりボールスクリュー機構が構成される。
【００１６】
ねじ軸１７の丸軸部１７ａには、被駆動部材であるシフトフォーク２０の一端（図で下端）が嵌合し、ねじ軸１７と一体的に移動するようになっている。シフトフォーク２０の他端（図で上端）は、不図示の自動変速機のシフト切り替え部材２１に係合している。シフト切り替え部材２１は、シフトフォーク２０により矢印方向に力を受けることで、シフト切り替えを可能とするものである。尚、シフトフォーク２０は、シフト切り替え部材２１に係合することで、ねじ軸１７の回転止めの機能も有する。
【００１７】
ねじ軸１７の図１で右端には、袋孔１７ｃが形成されている。袋孔１７ｃは、その中央部が拡径し、中央部より軸線方向両側にゆくにつれて縮径しており、拡径部と両側の縮径部との間には、一対のテーパ面１７ｄ、１７ｅが形成されている。カバー部材１２に取り付けられた位置センサ２２は、開口１２ａを介して板ばね状の検出接片２２ａをハウジング内部へと延在させている。検出接片２２ａは、その先端に凸部２２ｂを形成している。
【００１８】
次に、本実施の形態のシフト切り替え機構の動作について説明する。図１に示す状態では、袋孔１７ｃの中央部に位置する凸部２２ｂは、袋孔１７ｃの内周面に当接しておらず、従って検出接片２２ａはフリーな状態にあるため、位置センサ２２はオフ信号を出力しているものとする。ここで、運転者が不図示のシフトレバーを操作すると、外部の制御装置の制御に従いモータ１３に電力供給が行われ、回転軸１３ａが回転する。回転軸１３ａとともにウォーム１３ｂが回転すると、それに噛合したウォームホイール１４及びナット１６が回転する。ナット１６の回転運動は、転走路内をボール１０が転動することで低フリクションでねじ軸１７の軸線方向運動に変換され、丸軸部１７ａに嵌合したシフトフォーク２０が軸線方向に移動して、シフト切り替え部材２１を移動させる。
【００１９】
シフト切り替え部材２１が、シフト切り替えを完了する位置に達しとき、ねじ軸１７のテーパ面１７ｄ（又は１７ｅ）が、凸部２２ｂを押し上げるので、検出接片２２ａが上方に変位するから、位置センサ２２内で電気的導通が達成され、それにより外部の制御装置へとオン信号が送信される。かかる信号を受信した制御装置は、シフトが完了したと判断するので、モータ１３への電力供給を中止するように制御する。
【００２０】
本実施の形態によれば、位置センサ２２の本体は、ハウジング外部にあり、検出部である検出接片２２ａの凸部２２ｂをねじ軸１７の半径方向内方に設けることで、自動変速機内の潤滑油や温度の影響を受けにくくなり、従って安価な位置センサ２２を用いることができる。
【００２１】
図３は、第２の実施の形態にかかるアクチュエータの断面図である。本実施の形態は、図１，２に示す実施の形態に対して、主としてセンサの構成が異なるので、同様な部位に関しては同じ符号を付すことで説明を省略する。
【００２２】
図３において、ねじ軸１１７の図で右端には、円筒状の袋孔１１７ｃが形成されている。カバー部材１１２に取り付けられた移動量センサ１２２は、開口１１２ａを介してハウジング内部へと延在した円筒部１２２ａを有している。円筒部１２２ａ内には、軸孔１２２ｂが形成され、その軸孔１２２ｂ内から外部へ向かって延在する検出軸１２２ｃが、軸線方向に移動自在に支持されている。検出軸１２２ｃは、軸孔１２２ｂ内部に設けられたスプリング１２２ｄにより、外方（図で左方）に向かって付勢されており、図に示す状態で袋孔１１７ｃの底面に当接している。又、検出軸１２２ｃの一部にはラック歯１２２ｅが形成され、このラック歯１２２ｅにはピニオン１２２ｆが噛合している。ピニオン１２２ｆの回転量は、不図示のエンコーダにより検出される。
【００２３】
本実施の形態によれば、検出軸１２２ｃが、常時袋孔１１７ｃの底面に当接するように付勢されているので、ねじ軸１１７の位置に応じて、検出軸１２２ｃの突出量が異なることとなる。すなわち、基準位置に対して検出軸１２２ｃが変位すれば、その変位はピニオン１２２ｆの回転変位に対応するから、その回転変位量をエンコーダで測定することで、ねじ軸１１７の移動量すなわち変位量を測定することができる。ねじ軸１１７が所定量移動したときに、移動量センサ１２２は、外部の制御装置へと信号を送信する。かかる信号を受信した制御装置は、シフトが完了したと判断するので、モータ１３（図１）への電力供給を中止するように制御する。
【００２４】
図４は、第３の実施の形態にかかるアクチュエータの断面図である。本実施の形態は、図１，２に示す実施の形態に対して、主としてセンサの構成が異なるので、同様な部位に関しては同じ符号を付すことで説明を省略する。
【００２５】
図４において、ねじ軸２１７の図で右端には、内周に雌ねじ部２１７ｄを形成した袋孔２１７ｃを備えている。カバー部材２１２に取り付けられた移動量センサ２２２は、開口２１２ａを介してハウジング内部へと延在した回転可能な係合部としての雄ねじ部２２２ａを有している。雄ねじ部２２２ａの回転量は、移動量センサ２２２内のエンコーダ（不図示）により検出される。雄ねじ部２２２ａが雌ねじ部２１７ｄに螺合している。
【００２６】
本実施の形態によれば、ねじ軸２１７は回転せず軸線方向に移動するのみであるため、移動する袋孔２１７ｃの雌ねじ部２１７ｄから、雄ねじ部２２２ａが回転力を受けて回転するため、その回転量をエンコーダで測定することで、ねじ軸２１７の移動量すなわち変位量を測定することができる。ねじ軸２１７が所定量移動したときに、移動量センサ２２２は、外部の制御装置へと信号を送信する。かかる信号を受信した制御装置は、シフトが完了したと判断するので、モータ１３（図１）への電力供給を中止するように制御する。尚、雄ねじ部２２２ａの代わりに、雌ねじ部２１７ｄに係合する１つもしくは複数の突起（係合部）を外周面に形成した円筒部を用いてもよい。
【００２７】
図５は、第４の実施の形態にかかるアクチュエータの断面図である。本実施の形態は、図１，２に示す実施の形態に対して、主としてセンサの構成が異なるので、同様な部位に関しては同じ符号を付すことで説明を省略する。
【００２８】
図５において、カバー部材３１２に取り付けられた移動量センサ３２２は、開口３１２ａを介してハウジング内部へと延在させた検出部３２２ａを、磁性体の素材からなるウォームホイール１５の歯に隣接して配置している。本実施の形態においては、ねじ軸３１７に袋孔を設ける必要はない。
【００２９】
本実施の形態によれば、シフトフォーク２０（図１）及びねじ軸３１７の移動に対応するウォームホイール１５の回転角度を、移動量センサ３２２の検出部３２２ａが、その前方を通過した歯数を磁気的にカウントすることで演算により求め、その演算結果に基づいてねじ軸３１７の移動量を検出できる。ねじ軸３１７が所定量移動したときに、移動量センサ３２２は、外部の制御装置へと信号を送信する。かかる信号を受信した制御装置は、シフトが完了したと判断するので、モータ１３（図１）への電力供給を中止するように制御する。
【００３０】
図６は、第５の実施の形態にかかるアクチュエータの断面図である。本実施の形態は、図１，２に示す実施の形態に対して、主としてセンサの構成が異なるので、同様な部位に関しては同じ符号を付すことで説明を省略する。
【００３１】
図６において、カバー部材４１２に取り付けられた位置センサ４２２は、進退自在な検出部４２２ａを形成している。一方、ねじ軸４１７の図で右端外周には、縮径した中央部４１７ｃが形成され、さらにその両側には、中央部４１７ｃより軸線方向両側にゆくにつれて拡径してなる一対のテーパ面４１７ｄ、４１７ｅが形成されている。
【００３２】
位置センサ４２２の検出部４２２ａは、図に示す状態では、中央部４１７ｃの外周面に対向する位置であり、従って伸びた状態であって、かかる状態では位置センサ４２２からオフ信号が出力される。一方、ねじ軸４１７の移動に伴って、テーパ面４１７ｄ（又は４１７ｅ）が検出部４２２ａを押し上げることになるが、かかる位置はシフトフォーク２０（図１）がシフト切り替え完了位置に対応し、センサ４２２からはオン信号が出力される。
【００３３】
本実施の形態によれば、シフトフォーク２０（図１）すなわちねじ軸４１７がシフト切り替え完了位置に移動したときに、位置センサ４２２が、外部の制御装置へと信号を送信する。かかる信号を受信した制御装置は、シフトが完了したと判断するので、モータ１３（図１）への電力供給を中止するように制御する。
【００３４】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。例えば、本実施の形態では、回転要素をナットとし、軸線方向移動要素をねじ軸としているが、回転要素をねじ軸とし、軸線方向移動要素をナットとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】第１の実施の形態である自動変速機用アクチュエータを含むシフト切り替え機構の断面図である。
【図２】図１の構成をII-II線で切断して矢印方向に見た図である。
【図３】第２の実施の形態にかかる自動変速機用アクチュエータの断面図である。
【図４】第３の実施の形態にかかる自動変速機用アクチュエータの断面図である。
【図５】第４の実施の形態にかかる自動変速機用アクチュエータの断面図である。
【図６】第５の実施の形態にかかる自動変速機用アクチュエータの断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１１  ハウジング本体
１２  カバー部材
１３  モータ
１５  ウォームホイール
１６  ナット
１７、１１７，２１７，３１７，４１７  ねじ軸
２０  シフトフォーク
２２，１２２，２２２，３２２，４２２  センサ
【図１】
2005180507.tif 000003
【図２】
2005180507.tif 000004
【図３】
2005180507.tif 000005
【図４】
2005180507.tif 000006
【図５】
2005180507.tif 000007
【図６】
2005180507.tif 000008