車両用シフト切替装置
【課題】Ｐ抜き時におけるトルクを保証し且つＰ入り時における速やかな切替を実現しつつ小型化を可能とする車両用シフト切替装置を提供する。
【解決手段】ディテント部材５２を非パーキングポジションからパーキングポジションへ入れる方向に対応する正転時にアクチュエータ１４から軸部材５０へ駆動力を伝達する第１の変速装置１０８と、ディテント部材５２をパーキングポジションから非パーキングポジションへ抜く方向に対応する負転時にアクチュエータ１４から軸部材５０へ駆動力を伝達する、第１の変速装置１０８よりもギヤ比の大きい第２の変速装置１１０とを、有する駆動力切替機構１００を備えたものであることから、比較的小型のアクチュエータ１４を用いた場合であっても、Ｐ入り時におけるディテント部材５２の速やかな回動を実現する一方、Ｐ抜き時におけるディテント部材５２を回動させるためのトルクを保証することができる。
【解決手段】ディテント部材５２を非パーキングポジションからパーキングポジションへ入れる方向に対応する正転時にアクチュエータ１４から軸部材５０へ駆動力を伝達する第１の変速装置１０８と、ディテント部材５２をパーキングポジションから非パーキングポジションへ抜く方向に対応する負転時にアクチュエータ１４から軸部材５０へ駆動力を伝達する、第１の変速装置１０８よりもギヤ比の大きい第２の変速装置１１０とを、有する駆動力切替機構１００を備えたものであることから、比較的小型のアクチュエータ１４を用いた場合であっても、Ｐ入り時におけるディテント部材５２の速やかな回動を実現する一方、Ｐ抜き時におけるディテント部材５２を回動させるためのトルクを保証することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定のアクチュエータを介して車両のシフトレンジを切り替える車両用シフト切替装置に関し、特に、装置の小型化を実現するための改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載された変速機のシフトレンジを切り替える車両用シフト切替装置の一例として、その変速機のシフトレンジを電気制御により切り替えるものが知られている。斯かる技術では、例えば、運転者によるシフトレバーの操作に従ってモータ等のアクチュエータによりディテント部材を所定の軸まわりに回動させ、そのディテント部材の回動に応じてパーキングレンジと非パーキングレンジとの間のシフト切替をはじめとする変速機のシフトレンジの切替動作を実行する。
【０００３】
ところで、上述のように変速機のシフトレンジを電気制御により切り替えるシフト切替装置においては、Ｐ抜き時すなわちパーキングポジションから非パーキングポジションへの切替時に前記ディテント部材を回動させるために比較的大きなトルクが必要とされる一方、Ｐ入り時すなわち非パーキングポジションからパーキングポジションへの切替時に前記ディテント部材を比較的速やかに回動させて素早い切替を実現することが要請される。これらを両立させるためには、前記ディテント部材の駆動に係る出力トルクを増加させ且つその回転を高速化する必要があるが、それらを実現するためには駆動力源としてのモータを大型化して減速装置の減速比をハイギヤードにする等、装置の大型化による搭載性悪化やコスト増といった不具合があった。
【０００４】
上記不具合を解消するための技術として、特許文献１のシフトバイワイヤ用レンジ切換装置が提案されている。この技術では、シフトバイワイヤ用レンジ切換装置において、アクチュエータに備えられた減速機のピッチ円が楕円形状に形成されているため、比較的小型のアクチュエータを用いた場合であっても、Ｐ抜き時の減速比をＰ入り時の減速比に比べて大きくすることができ、Ｐ抜き時における前記ディテント部材を回動させるためのトルクを保証する一方、Ｐ入り時における前記ディテント部材の速やかな回動を実現することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１５１２１０号公報
【０００６】
しかしながら、前記従来の技術のように、非円形歯車を用いた減速機においては、非円形歯車で取れるギヤ比幅（最大ギヤ比／最小ギヤ比）が作動角度に支配されるため、比較的作動角が小さい車両用シフト切替装置ではギヤ比幅を大きく取ることができないという弊害があった。そのため、Ｐ抜き時におけるトルクを保証しようとするとＰ入り時に要する時間が長くなり、逆にＰ入り時に要する時間を短縮しようとするとＰ抜き時におけるトルクを保証できないという従来の課題に帰結することとなり、装置の大型化は避けられなかった。このため、Ｐ抜き時におけるトルクを保証し且つＰ入り時における速やかな切替を実現しつつ小型化を可能とする車両用シフト切替装置の開発が求められていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、Ｐ抜き時におけるトルクを保証し且つＰ入り時における速やかな切替を実現しつつ小型化を可能とする車両用シフト切替装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
斯かる目的を達成するために、本発明の要旨とするところは、ディテント部材に連結された軸部材を所定のアクチュエータを介して回転駆動することにより車両のシフトレンジを切り替える車両用シフト切替装置であって、前記ディテント部材を非パーキングポジションからパーキングポジションへ入れる方向に対応する正転時に前記アクチュエータから軸部材へ駆動力を伝達する第１の変速装置と、前記ディテント部材をパーキングポジションから非パーキングポジションへ抜く方向に対応する負転時に前記アクチュエータから軸部材へ駆動力を伝達する、前記第１の変速装置よりもギヤ比の大きい第２の変速装置とを、有する駆動力切替機構を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
このようにすれば、前記ディテント部材を非パーキングポジションからパーキングポジションへ入れる方向に対応する正転時に前記アクチュエータから軸部材へ駆動力を伝達する第１の変速装置と、前記ディテント部材をパーキングポジションから非パーキングポジションへ抜く方向に対応する負転時に前記アクチュエータから軸部材へ駆動力を伝達する、前記第１の変速装置よりもギヤ比の大きい第２の変速装置とを、有する駆動力切替機構を備えたものであることから、比較的小型のアクチュエータを用いた場合であっても、前記第１の変速装置によりＰ入り時における前記ディテント部材の速やかな回動を実現する一方、前記第２の変速装置によりＰ抜き時における前記ディテント部材を回動させるためのトルクを保証することができる。すなわち、Ｐ抜き時におけるトルクを保証し且つＰ入り時における速やかな切替を実現しつつ小型化を可能とする車両用シフト切替装置を提供することができる。
【００１０】
ここで、好適には、前記駆動力切替機構は、前記アクチュエータと軸部材との動力伝達経路に設けられたそれぞれギヤ比の異なる２組の歯車対と、各歯車対に対応して備えられた前記正転時にロックする第１のワンウェイクラッチ及び前記負転時にロックする第２のワンウェイクラッチとから成るものである。このようにすれば、実用的な構成の駆動力切替機構により、Ｐ抜き時におけるトルクを保証し且つＰ入り時における速やかな切替を実現しつつ装置の小型化を可能とすることができる。
【００１１】
また、好適には、前記アクチュエータと駆動力切替機構との間の動力伝達経路及びその駆動力切替機構と前記軸部材との間の動力伝達経路の少なくとも一方に減速装置を備えたものである。このようにすれば、Ｐ抜き時におけるトルクを保証し且つＰ入り時における速やかな切替を実現しつつ装置の小型化を可能とする実用的な構成の車両用シフト切替装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の車両用シフト切替装置を制御するためのシフト制御システムを例示する図である。
【図２】本発明の一実施例である車両用シフト切替装置の構成を説明する斜視図である。
【図３】図２の車両用シフト切替装置に備えられたディテント部材を拡大して示す図である。
【図４】図２の車両用シフト切替装置に備えられた駆動力切替機構の構成の一例を説明する骨子図である。
【図５】図４の駆動力切替機構の作用を概念的に示す図である。
【図６】図４の駆動力切替機構における第１の変速装置により、図２の車両用シフト切替装置によるＰ入り切替時にアクチュエータの出力が増速されて軸部材に伝達される様子を説明する図である。
【図７】図４の駆動力切替機構における第２の変速装置により、図２の車両用シフト切替装置によるＰ抜き切替時にアクチュエータの出力が減速されて軸部材に伝達される様子を説明する図である。
【図８】図４の駆動力切替機構を設けたことによる装置の小型化について説明するグラフであり、基準トルク特性を実線で、Ｐ抜き時トルク特性を一点鎖線で、Ｐ入り時トルク特性を二点鎖線でそれぞれ示している。
【図９】本発明が好適に適用される車両用シフト切替装置に備えられる他のディテント部材を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例】
【００１４】
図１は、本発明の車両用シフト切替装置を制御するためのシフト制御システム１０を例示する図である。このシフト制御システム１０は、アクチュエータ１４を介して本発明の一実施例である車両用シフト切替装置（以下、単にシフト切替装置という）１６による車両のシフトレンジの切替を制御するパーキング制御装置（以下、ＳＢＷ−ＥＣＵという）１２と、エンコーダ１８と、図示しない変速機等を含む駆動装置２２の動作を制御する車両制御装置（以下、ＥＣＴ−ＥＣＵという）２０と、表示部２４と、メータ２６と、車両電源スイッチ２８と、インジケータ３２及び入力部３４を有するＰスイッチ３０と、シフトスイッチ３６と、バッテリ３８と、バッテリ電圧センサ４０と、勾配センサ４２と、重量センサ４４と、トーイングスイッチ４６とを、備えて構成されている。ここで、上記駆動装置２２に含まれる変速機は、有段変速機であると無段変速機であるとを問わない。
【００１５】
上記ＳＢＷ−ＥＣＵ１２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより、上記アクチュエータ１４を介して上記シフト切替装置１６により車両のシフトレンジをパーキングレンジ（以下、Ｐレンジという）とパーキングレンジ以外のレンジ（以下、非Ｐレンジという）との間で切り替えるシフト切替制御を行う。すなわち、本実施例においては、上記ＳＢＷ−ＥＣＵ１２が切替制御装置として機能する。また、このＳＢＷ−ＥＣＵ１２から上記表示部２４、メータ２６、インジケータ３２へ所定の指示信号が出力されると共に、上記エンコーダ１８から上記アクチュエータ１４の回転状況を表す信号が、上記バッテリ電圧センサ４０からバッテリ３８の電圧Ｖを表す信号が、上記勾配センサ４２から車両の勾配φを表す信号が、重量センサ４４から車両の総重量Ｗを表す信号が、及び上記トルーイングスイッチ４６から車両の牽引の有無を表す信号がぞれぞれ上記ＳＢＷ−ＥＣＵ１２に入力されるようになっている。
【００１６】
前記アクチュエータ１４は、好適には、スイッチトリラクタンスモータ（ＳＲＭ）等の電動モータにより構成され、前記ＳＢＷ−ＥＣＵ１２から供給される指示信号に応じて前記シフト切替装置１６を駆動する。また、前記エンコーダ１８は、前記アクチュエータ１４と一体的に回転させられることでそのアクチュエータ１４の回転状況を検知してその回転状況を表す信号を前記ＳＢＷ−ＥＣＵ１２へ供給するものであり、好適には、Ａ相、Ｂ相、及びＺ相の信号を出力するロータリエンコーダである。前記ＳＢＷ−ＥＣＵ１２は、このエンコーダ１８から供給される前記アクチュエータ１４の回転状況を表す信号に基づいてそのアクチュエータ１４の回転駆動をフィードバック制御する。
【００１７】
前記ＥＣＴ−ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより、前記駆動装置２２を介して車両の駆動制御を行う。また、このＳＢＷ−ＥＣＵ１２から上記表示部２４及びメータ２６へ所定の指示信号が出力されると共に、前記車両電源スイッチ２８から車両電源のオン・オフ信号が、前記Ｐスイッチ３０の入力部３４から運転者による指示信号が、前記シフトスイッチ３６の信号が前記ＳＢＷ−ＥＣＵ１２に入力されるようになっている。また、前記ＳＢＷ−ＥＣＵ１２及びＥＣＴ−ＥＣＵ２０相互間で上記種々の信号をはじめとする情報の送受信（交換）が可能とされている。
【００１８】
前記車両電源スイッチ２８は、車両電源のオン・オフを切り替えるためのスイッチである。この車両電源スイッチ２８が運転者等により操作されると、その操作に応じた指示信号が前記ＥＣＴ−ＥＣＵ２０へ入力される。例えば、前記車両電源スイッチ２８がオンとされることにより、前記バッテリ３８から電力が供給されて前記シフト制御システム１０が起動される。
【００１９】
前記Ｐスイッチ３０は、車両のシフトレンジをＰレンジと非Ｐレンジとの間で切り替えるためのスイッチであり、そのＰスイッチ３０の状態を運転者等に示すためのインジケータ３２と、運転者等の入力操作を受け付ける入力部３４とを備えている。この入力部３４を介して入力された運転者等からの指示は前記ＥＣＴ−ＥＣＵ２０へ入力されると共に、そのＥＣＴ−ＥＣＵ２０を介して前記ＳＢＷ−ＥＣＵ１２へ入力される。ここで、前記入力部３４は、モーメンタリスイッチ等であっても構わない。
【００２０】
前記シフトスイッチ３６は、シフトレンジをドライブレンジ（Ｄ）、リバースレンジ（Ｒ）、ニュートラルレンジ（Ｎ）、ブレーキレンジ（Ｂ）等のレンジに切り替えるための操作を受け付けるスイッチである。このシフトスイッチ３６が運転者等により操作されると、その操作に応じた指示信号が前記ＥＣＴ−ＥＣＵ２０へ入力される。
【００２１】
前記バッテリ３８は、前記シフト制御システム１０に電力を供給するための電源装置であり、好適には、最大１２．６Ｖ程度の電圧を発生させる鉛蓄電池である。このバッテリ３８は、前記アクチュエータ１４を駆動するための電源として用いられる。また、前記バッテリ電圧センサ４０は、例えば、前記バッテリ３８の端子電圧を検出することで、そのバッテリ３８により発生させられる電圧（起電力）Ｖを検出する。このバッテリ電圧センサ４０により検出されたバッテリ３８の電圧Ｖを表す信号は前記ＳＢＷ−ＥＣＵ１２へ入力される。
【００２２】
路面勾配センサ５２は、例えば、車速略零時において用いられるＧセンサ或いは傾斜計等から構成されるものであり、路面傾斜角θROAD或いは勾配（傾斜）φ（＝tanθROAD）を検出する。この路面勾配センサ５２により検出された路面傾斜角θROAD或いは勾配φを表す信号は前記ＳＢＷ−ＥＣＵ１２へ入力される。
【００２３】
重量センサ４４は、例えば、図示しないサスペンション装置の撓み変形量等を検出する変位センサ等を介して車両の総重量Ｗを検出する。また、図示しないシートスイッチ等から乗員の人数を判定し、その人数に基づいて積載重量を概算してその積載重量から車両の総重量Ｗを算出する態様や、前記駆動装置２２に備えられた図示しないエンジン及びモータジェネレータ等の作動状態と、変速機のギヤ段（変速比）や、車速変化などに基づいて、終減速装置の減速比や駆動輪の径寸法、動力伝達効率等を考慮して予め定められた演算式やマップ等に従って車両重量を算出する態様も考えられる。この重量センサ４４により検出された車両の総重量Ｗを表す信号は前記ＳＢＷ−ＥＣＵ１２へ入力される。
【００２４】
トルーイングスイッチ４６は、例えば、車両における牽引対象との連結部に設けられたものであり、その連結部への牽引対象の連結の有無すなわち車両の牽引の有無を検出する牽引センサとして機能する。また、上記重量センサ４４により検出される車両の重量に基づいて、予め定められた判定値より大きいか否かによって牽引の有無を判定するものであってもよい。このトルーイングスイッチ４６により検出された牽引の有無を表す信号は前記ＳＢＷ−ＥＣＵ１２へ入力される。
【００２５】
図２は、本実施例のシフト切替装置１６の構成を説明する斜視図であり、図３は、そのシフト切替装置１６に備えられたディテント部材５２を拡大して示す図である。図２に示すように、前記シフト切替装置１６は、前記アクチュエータ１４により回転駆動される軸部材５０と、パーキングロック位置及び非パーキングロック位置に位置決めされるための第１凹状谷部５４及び第２凹状谷部５６（図３を参照）を有するカム面５８を外周縁部に備えて上記軸部材５０の所定位置に相対回転不能に固定されると共にその軸心まわりに回動可能に設けられるディテント部材５２と、そのディテント部材５２のカム面５８に向かって付勢されてそのカム面５８に圧接させられると共に前記第１凹状谷部５４及び第２凹状谷部５６に選択的に係合される係合部６２と、ボルト等の締着具６８により固定部材６６に固定される固定部６４とを、両端部に備えた長手平板状のばね材から成る係合部材６０とを、有している。ここで、前記アクチュエータ１４の本体及び固定部材６６等は、ハウジング７０に固設されている。なお、上記ディテント部材５２は、ディテントプレート、パーキングレバー、ディテントレバー、節度板等とも称される。また、上記係合部材６０は、ディテントスプリング等とも称される。
【００２６】
上記ハウジング７０内には、前記駆動装置２２に備えられた図示しない変速機の出力軸と差動歯車装置との間の動力伝達経路の一部を構成する図示しないカウンタ軸が設けられており、そのカウンタ軸の軸端にはパーキングロックギヤ７２が固設されている。また、そのパーキングロックギヤ７２の外周歯７４と係合するパーキングロック位置と非パーキングロック位置とに回動させられる長手状（レバー状）のパーキングロックポール（係合爪部材）７６が回動可能に設けられている。このパーキングロックポール７６は、基端部がピン７８によって回動可能にハウジング７０に支持されており、上記外周歯７４と係合するための係合歯８０を長手方向の中央部に備えるとともに、後述のパーキングロックカム８６に摺接させられる摺接部８２を先端部に備え、図示しないリターンスプリングによって非パーキングロック位置すなわち上記外周歯７４及び係合歯８０が相互に係合しない位置に向かって常時付勢されている。
【００２７】
基端部が前記ディテント部材５２に回動可能に連結されたＬ字状のパーキングロッド８４の先端部には、前記パーキングロックカム８６が長手方向の移動可能に嵌め付けられている。このパーキングロックカム８６はテーパ状カム面９２を備えており、そのパーキングロッド８４の先端部には、パーキングロックカム８６を図示しない先端ストッパへ向かって予め設定された予荷重で付勢するコイル状の与圧ばね８８が上記パーキングロッド８４の先端部の所定位置に固定されたばね受９０と上記パーキングロックカム８６との間に介挿されている。そして、このように構成されたパーキングロッド８４の先端部は、そのパーキングロッド８４の長手方向（ディテント部材５２に回動可能に連結されている軸方向と垂直を成す方向）の移動可能に支持され、パーキングロックカム８６がパーキングロックポール７６の摺接部８２に対して摺動可能に移動させられるようになっている。
【００２８】
前記係合部材６０は、好適には、長手平板状の板ばねであり、その一端部に設けられた係合部６２が前記ディテント部材５２のカム面５８に向かって所定の押圧力で常時付勢されてカム面５８に圧接させられている。前記係合部６２は、前記係合部材６０の先端部においてディテント部材５２の回動軸心と平行な軸心まわりの回転が可能に支持されるローラであり、これにより、基本的には、その係合部６２が前記第１凹状谷部５４内に落ち込むことによりディテント部材５２がパーキングロック位置に位置決めされ、前記第２凹状谷部５６内に落ち込むことによりディテント部材５２が非パーキングロック位置に位置決めされるようになっている。
【００２９】
前記アクチュエータ１４は、前記ハウジング７０と一体的に設けられた非回転部材であるケース９８内に収納されている。また、そのケース９８内における前記アクチュエータ１４の出力軸１０６（図４を参照）と前記軸部材５０との間の動力伝達経路には、そのアクチュエータ１４の回転出力方向によってそれぞれギヤ比（＝入力回転部材である出力軸１０６の回転数／出力回転部材である軸部材５０の回転数）の異なる２つの変速状態を選択的に成立させる機械式の変速装置である駆動力切替機構１００が設けられており、前記アクチュエータ１４の出力は、斯かる駆動力切替機構１００を介して前記軸部材５０へ伝達される。
【００３０】
図４は、上記駆動力切替機構１００の構成の一例を説明する骨子図である。この図４に示すように、本実施例の駆動力切替機構１００は、前記アクチュエータ１４と軸部材５０との動力伝達経路に設けられたそれぞれギヤ比の異なる第１の歯車対１０２及び第２の１０４と、各歯車対１０２、１０４に対応して備えられた前記アクチュエータ１４の正転時にロックする（負転時には回転を阻害しない）第１のワンウェイクラッチＯＷＣ１及び負転時にロックする（正転時には回転を阻害しない）第２のワンウェイクラッチＯＷＣ２とを、備えて構成されている。前記アクチュエータ１４の出力軸１０６は、上記第１のワンウェイクラッチＯＷＣ１を介して上記第１の歯車対１０２の大径歯車１０２ａに連結されると共に、上記第２の歯車対１０４の小径歯車１０４ａに連結されている。また、前記軸部材５０は、減速装置１２０を介して上記第１の歯車対１０２の小径歯車１０２ｂに連結されると共に、その減速装置１２０及び上記第２のワンウェイクラッチＯＷＣ２を介して上記第２の歯車対１０４の大径歯車１０４ｂに連結されている。すなわち、上記第１の歯車対１０２は、前記アクチュエータ１４の出力軸１０６の正転時にその回転を増速して前記軸部材５０へ伝達するものであり、上記第２の歯車対１０４は、前記アクチュエータ１４の出力軸１０６の負転時にその回転を減速して前記軸部材５０へ伝達するものである。
【００３１】
上記減速装置１２０は、前記駆動力切替機構１００の出力すなわち上記第１の歯車対１０２の小径歯車１０２ｂ及び第２のワンウェイクラッチＯＷＣ２を介して上記第２の歯車対１０４の大径歯車１０４ｂに連結された回転軸１２２の回転を減速して前記軸部材５０へ伝達する機械的な減速機構であり、その回転軸１２２と一体的に回転させられるように連結された小径歯車１２４及び前記軸部材５０と一体的に回転させられるように連結された大径歯車１２６から成り、例えば１００程度の変速比（減速比）を有するものである。なお、上記減速装置１２０は、前記アクチュエータ１４と駆動力切替機構１００との間の動力伝達経路に設けられたものであってもよい。
【００３２】
ここで、前記シフト切替装置１６においては、前記アクチュエータ１４の正転（正回転）に対応する前記軸部材５０の回転により、その軸部材５０に固定されたディテント部材５２が非パーキングポジション（非パーキングロック位置）からパーキングポジション（パーキングロック位置）へ入れる方向に回動させられる。すなわち、前記係合部材６０の係合部６２の係合位置が図３に示す第２凹状谷部５６から第１凹状谷部５４へ切り替えられる方向に回動させられる。また、前記アクチュエータ１４の負転（負回転）に対応する前記軸部材５０の回転により、その軸部材５０に固定されたディテント部材５２がパーキングポジション（パーキングロック位置）から非パーキングポジション（非パーキングロック位置）へ抜く方向に回動させられる。すなわち、前記係合部材６０の係合部６２の係合位置が図３に示す第１凹状谷部５４から第２凹状谷部５６へ切り替えられる方向に回動させられる。
【００３３】
図５は、前記駆動力切替機構１００の作用を概念的に示す図である。なお、以下の説明に用いる図５〜図７に関して、上述の構成から便宜上前記減速装置１２０等の構成を省略して示している。図５に示すように、本実施例の駆動力切替機構１００においては、前記第１の歯車対１０２及び第１のワンウェイクラッチＯＷＣ１により、前記ディテント部材５２を非パーキングポジションからパーキングポジションへ入れる方向に対応する正転時（Ｐ入り駆動時）に前記アクチュエータ１４から軸部材５０へ駆動力を伝達する第１の変速装置１０８が構成されている。また、前記第２の歯車対１０４及び第２のワンウェイクラッチＯＷＣ２により、前記ディテント部材５２をパーキングポジションから非パーキングポジションへ抜く方向に対応する負転時（Ｐ抜き駆動時）に前記アクチュエータ１４から軸部材５０へ駆動力を伝達する、前記第１の変速装置１０８よりもギヤ比（変速比）の大きい第２の変速装置１１０が構成されている。なお、本実施例においては、前記第１の変速装置１０８及び第２の変速装置１１０の何れかの変速比が１であってもよい。斯かる場合であっても、前記第２の変速装置１１０のギヤ比が前記第１の変速装置１０８のギヤ比よりも大きい構成とすることにより、後述する本発明の効果が得られる。
【００３４】
以上のように構成された駆動力切替機構１００において、例えば前記Ｐスイッチ３０が押される等して前記ＳＢＷ−ＥＣＵ１２により非ＰレンジからＰレンジへの切替が判定された場合、そのＳＢＷ−ＥＣＵ１２からの指令に応じて前記アクチュエータ１４が正転方向に駆動させられる。それにより、前記ディテント部材５２が前記係合部材６０の係合部６２の係合位置を第２凹状谷部５６から第１凹状谷部５４へ切り替えられる方向に回動させられる。この場合、図６に示すように、前記アクチュエータ１４の出力は、前記第１の変速装置１０８を介して前記軸部材５０へ伝達される。上述のように、前記第１の変速装置１０８は、前記第１の歯車対１０２により前記アクチュエータ１４の出力軸１０６の回転（正回転）を増速して前記軸部材５０へ伝達するものであるため、Ｐ入り時すなわち非パーキングポジションからパーキングポジションへの切替時に前記ディテント部材５２を比較的速やかに回動させて素早い切替を実現することができる。
【００３５】
一方、例えば前記シフトスイッチ３６が押される等して前記ＳＢＷ−ＥＣＵ１２によりＰレンジから非Ｐレンジへの切替が判定された場合、そのＳＢＷ−ＥＣＵ１２からの指令に応じて前記アクチュエータ１４が負転方向に駆動させられる。それにより、前記ディテント部材５２が前記係合部材６０の係合部６２の係合位置を第１凹状谷部５４から第２凹状谷部５６へ切り替えられる方向に回動させられる。この場合、図７に示すように、前記アクチュエータ１４の出力は、前記第２の変速装置１１０を介して前記軸部材５０へ伝達される。前述のように、前記第２の変速装置１１０は、前記第２の歯車対１０４により前記アクチュエータ１４の出力軸１０６の回転（負回転）を減速して前記軸部材５０へ伝達するものであるため、Ｐ抜き時すなわちパーキングポジションから非パーキングポジションへの切替時に前記ディテント部材５２を回動させるために比較的大きなトルクを保証することができる。特に坂路でのＰ抜き発進に際しては、前記ディテント部材５２のＰ抜き駆動に大きなトルクが必要とされるため効果がある。
【００３６】
図８は、前記駆動力切替機構１００を設けたことによる装置の小型化について説明するグラフであり、基準トルク特性（アクチュエータ１４と軸部材５０との間の変速比が１としたときのトルク特性）を実線で、Ｐ抜き時（負転時）トルク特性を一点鎖線で、Ｐ入り時（正転時）トルク特性を二点鎖線でそれぞれ示している。また、比較のために前記駆動力切替機構１００を設けない場合に必要なトルク特性を破線で示している。この図８に示すように、本実施例の駆動力切替機構１００を備えたシフト切替装置１６においては、前記アクチュエータ１４を小型化して実線で示すような基準トルク特性とした場合であっても、Ｐ抜き時には前記第２の変速装置１１０により一点鎖線で示すようなトルク特性が成立させられて前記ディテント部材５２を回動させるための比較的高いトルクを実現できる一方、Ｐ入り時には前記第１の変速装置１０８により二点鎖線で示すようなトルク特性が成立させられて前記ディテント部材５２を比較的速やかに回動させることができる。すなわち、破線で示すようなトルク特性を有する従来の大型のアクチュエータの代替として実線で示すようなトルク特性を有する小型のアクチュエータを用いた場合であっても、Ｐ抜き時におけるトルクを保証し且つＰ入り時における速やかな切替を実現することができるのである。
【００３７】
このように、本実施例によれば、前記ディテント部材５２を非パーキングポジションからパーキングポジションへ入れる方向に対応する正転時に前記アクチュエータ１４から軸部材５０へ駆動力を伝達する第１の変速装置１０８と、前記ディテント部材５２をパーキングポジションから非パーキングポジションへ抜く方向に対応する負転時に前記アクチュエータ１４から軸部材５０へ駆動力を伝達する、前記第１の変速装置１０８よりもギヤ比の大きい第２の変速装置１１０とを、有する駆動力切替機構１００を備えたものであることから、比較的小型のアクチュエータ１４を用いた場合であっても、前記第１の変速装置１０８によりＰ入り時における前記ディテント部材５２の速やかな回動を実現する一方、前記第２の変速装置１１０によりＰ抜き時における前記ディテント部材５２を回動させるためのトルクを保証することができる。すなわち、Ｐ抜き時におけるトルクを保証し且つＰ入り時における速やかな切替を実現しつつ小型化を可能とするシフト切替装置１６を提供することができる。
【００３８】
また、前記駆動力切替機構１００は、前記アクチュエータ１４と軸部材５０との動力伝達経路に設けられたそれぞれギヤ比の異なる２組の歯車対１０２、１０４と、各歯車対１０２、１０４に対応して備えられた前記正転時にロックする第１のワンウェイクラッチＯＷＣ１及び前記負転時にロックする第２のワンウェイクラッチＯＷＣ２とから成るものであるため、実用的な構成の駆動力切替機構１００により、Ｐ抜き時におけるトルクを保証し且つＰ入り時における速やかな切替を実現しつつ装置の小型化を可能とすることができる。
【００３９】
また、前記アクチュエータ１４と駆動力切替機構１００との間の動力伝達経路及びその駆動力切替機構１００と前記軸部材５０との間の動力伝達経路の少なくとも一方に減速装置１２０を備えたものであるため、Ｐ抜き時におけるトルクを保証し且つＰ入り時における速やかな切替を実現しつつ装置の小型化を可能とする実用的な構成の車両用シフト切替装置１６を提供することができる。
【００４０】
以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に別の態様においても実施される。
【００４１】
例えば、前述の実施例において、前記シフト切替装置１６に適用されるディテント部材５２は、パーキングロック位置及び非パーキングロック位置に位置決めされるための第１凹状谷部５４及び第２凹状谷部５６を有するカム面５８を外周縁部に備えたものであったが、例えば、図９に示すように、よく知られたＰポジション、Ｒポジション、Ｎポジション、Ｄポジション、２ポジションに対応する３つ以上（図９では５つ）の凹状谷部が順次設けられたカム面５８を外周縁部に備えたディテント部材５２′が前記シフト切替装置１６に適用されても構わない。すなわち、パーキングロック位置及び非パーキングロック位置に位置決めされるための第１凹状谷部及び第２凹状谷部を有するカム面を外周縁部に備えて前記軸部材５０の軸心まわりに回動可能に設けられるディテント部材であれば、その形態は問わない。
【００４２】
また、前述の実施例では、ディテント部材５２をパーキングロック位置および非パーキングロック位置へ位置決めするように、その第１凹状谷部５４及び第２凹状谷部５６内に選択的に係合される回転可能に支持された係合ローラである係合部６２が用いられていたが、必ずしも係合ローラでなくてもよく、第１凹状谷部５４および第２凹状谷部５６内に係合可能な凸状突起を備えた部材が用いられてもよい。
【００４３】
その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
【符号の説明】
【００４４】
１４：アクチュエータ
１６：車両用シフト切替装置
５０：軸部材
５２、５２′：ディテント部材
９８：ケース（非回転部材）
１００：駆動力切替機構
１０２：第１の歯車対
１０４：第２の歯車対
１０８：第１の変速装置
１１０：第２の変速装置
１２０：減速装置
ＯＷＣ１：第１のワンウェイクラッチ
ＯＷＣ２：第２のワンウェイクラッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定のアクチュエータを介して車両のシフトレンジを切り替える車両用シフト切替装置に関し、特に、装置の小型化を実現するための改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載された変速機のシフトレンジを切り替える車両用シフト切替装置の一例として、その変速機のシフトレンジを電気制御により切り替えるものが知られている。斯かる技術では、例えば、運転者によるシフトレバーの操作に従ってモータ等のアクチュエータによりディテント部材を所定の軸まわりに回動させ、そのディテント部材の回動に応じてパーキングレンジと非パーキングレンジとの間のシフト切替をはじめとする変速機のシフトレンジの切替動作を実行する。
【０００３】
ところで、上述のように変速機のシフトレンジを電気制御により切り替えるシフト切替装置においては、Ｐ抜き時すなわちパーキングポジションから非パーキングポジションへの切替時に前記ディテント部材を回動させるために比較的大きなトルクが必要とされる一方、Ｐ入り時すなわち非パーキングポジションからパーキングポジションへの切替時に前記ディテント部材を比較的速やかに回動させて素早い切替を実現することが要請される。これらを両立させるためには、前記ディテント部材の駆動に係る出力トルクを増加させ且つその回転を高速化する必要があるが、それらを実現するためには駆動力源としてのモータを大型化して減速装置の減速比をハイギヤードにする等、装置の大型化による搭載性悪化やコスト増といった不具合があった。
【０００４】
上記不具合を解消するための技術として、特許文献１のシフトバイワイヤ用レンジ切換装置が提案されている。この技術では、シフトバイワイヤ用レンジ切換装置において、アクチュエータに備えられた減速機のピッチ円が楕円形状に形成されているため、比較的小型のアクチュエータを用いた場合であっても、Ｐ抜き時の減速比をＰ入り時の減速比に比べて大きくすることができ、Ｐ抜き時における前記ディテント部材を回動させるためのトルクを保証する一方、Ｐ入り時における前記ディテント部材の速やかな回動を実現することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１５１２１０号公報
【０００６】
しかしながら、前記従来の技術のように、非円形歯車を用いた減速機においては、非円形歯車で取れるギヤ比幅（最大ギヤ比／最小ギヤ比）が作動角度に支配されるため、比較的作動角が小さい車両用シフト切替装置ではギヤ比幅を大きく取ることができないという弊害があった。そのため、Ｐ抜き時におけるトルクを保証しようとするとＰ入り時に要する時間が長くなり、逆にＰ入り時に要する時間を短縮しようとするとＰ抜き時におけるトルクを保証できないという従来の課題に帰結することとなり、装置の大型化は避けられなかった。このため、Ｐ抜き時におけるトルクを保証し且つＰ入り時における速やかな切替を実現しつつ小型化を可能とする車両用シフト切替装置の開発が求められていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、Ｐ抜き時におけるトルクを保証し且つＰ入り時における速やかな切替を実現しつつ小型化を可能とする車両用シフト切替装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
斯かる目的を達成するために、本発明の要旨とするところは、ディテント部材に連結された軸部材を所定のアクチュエータを介して回転駆動することにより車両のシフトレンジを切り替える車両用シフト切替装置であって、前記ディテント部材を非パーキングポジションからパーキングポジションへ入れる方向に対応する正転時に前記アクチュエータから軸部材へ駆動力を伝達する第１の変速装置と、前記ディテント部材をパーキングポジションから非パーキングポジションへ抜く方向に対応する負転時に前記アクチュエータから軸部材へ駆動力を伝達する、前記第１の変速装置よりもギヤ比の大きい第２の変速装置とを、有する駆動力切替機構を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
このようにすれば、前記ディテント部材を非パーキングポジションからパーキングポジションへ入れる方向に対応する正転時に前記アクチュエータから軸部材へ駆動力を伝達する第１の変速装置と、前記ディテント部材をパーキングポジションから非パーキングポジションへ抜く方向に対応する負転時に前記アクチュエータから軸部材へ駆動力を伝達する、前記第１の変速装置よりもギヤ比の大きい第２の変速装置とを、有する駆動力切替機構を備えたものであることから、比較的小型のアクチュエータを用いた場合であっても、前記第１の変速装置によりＰ入り時における前記ディテント部材の速やかな回動を実現する一方、前記第２の変速装置によりＰ抜き時における前記ディテント部材を回動させるためのトルクを保証することができる。すなわち、Ｐ抜き時におけるトルクを保証し且つＰ入り時における速やかな切替を実現しつつ小型化を可能とする車両用シフト切替装置を提供することができる。
【００１０】
ここで、好適には、前記駆動力切替機構は、前記アクチュエータと軸部材との動力伝達経路に設けられたそれぞれギヤ比の異なる２組の歯車対と、各歯車対に対応して備えられた前記正転時にロックする第１のワンウェイクラッチ及び前記負転時にロックする第２のワンウェイクラッチとから成るものである。このようにすれば、実用的な構成の駆動力切替機構により、Ｐ抜き時におけるトルクを保証し且つＰ入り時における速やかな切替を実現しつつ装置の小型化を可能とすることができる。
【００１１】
また、好適には、前記アクチュエータと駆動力切替機構との間の動力伝達経路及びその駆動力切替機構と前記軸部材との間の動力伝達経路の少なくとも一方に減速装置を備えたものである。このようにすれば、Ｐ抜き時におけるトルクを保証し且つＰ入り時における速やかな切替を実現しつつ装置の小型化を可能とする実用的な構成の車両用シフト切替装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の車両用シフト切替装置を制御するためのシフト制御システムを例示する図である。
【図２】本発明の一実施例である車両用シフト切替装置の構成を説明する斜視図である。
【図３】図２の車両用シフト切替装置に備えられたディテント部材を拡大して示す図である。
【図４】図２の車両用シフト切替装置に備えられた駆動力切替機構の構成の一例を説明する骨子図である。
【図５】図４の駆動力切替機構の作用を概念的に示す図である。
【図６】図４の駆動力切替機構における第１の変速装置により、図２の車両用シフト切替装置によるＰ入り切替時にアクチュエータの出力が増速されて軸部材に伝達される様子を説明する図である。
【図７】図４の駆動力切替機構における第２の変速装置により、図２の車両用シフト切替装置によるＰ抜き切替時にアクチュエータの出力が減速されて軸部材に伝達される様子を説明する図である。
【図８】図４の駆動力切替機構を設けたことによる装置の小型化について説明するグラフであり、基準トルク特性を実線で、Ｐ抜き時トルク特性を一点鎖線で、Ｐ入り時トルク特性を二点鎖線でそれぞれ示している。
【図９】本発明が好適に適用される車両用シフト切替装置に備えられる他のディテント部材を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例】
【００１４】
図１は、本発明の車両用シフト切替装置を制御するためのシフト制御システム１０を例示する図である。このシフト制御システム１０は、アクチュエータ１４を介して本発明の一実施例である車両用シフト切替装置（以下、単にシフト切替装置という）１６による車両のシフトレンジの切替を制御するパーキング制御装置（以下、ＳＢＷ−ＥＣＵという）１２と、エンコーダ１８と、図示しない変速機等を含む駆動装置２２の動作を制御する車両制御装置（以下、ＥＣＴ−ＥＣＵという）２０と、表示部２４と、メータ２６と、車両電源スイッチ２８と、インジケータ３２及び入力部３４を有するＰスイッチ３０と、シフトスイッチ３６と、バッテリ３８と、バッテリ電圧センサ４０と、勾配センサ４２と、重量センサ４４と、トーイングスイッチ４６とを、備えて構成されている。ここで、上記駆動装置２２に含まれる変速機は、有段変速機であると無段変速機であるとを問わない。
【００１５】
上記ＳＢＷ−ＥＣＵ１２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより、上記アクチュエータ１４を介して上記シフト切替装置１６により車両のシフトレンジをパーキングレンジ（以下、Ｐレンジという）とパーキングレンジ以外のレンジ（以下、非Ｐレンジという）との間で切り替えるシフト切替制御を行う。すなわち、本実施例においては、上記ＳＢＷ−ＥＣＵ１２が切替制御装置として機能する。また、このＳＢＷ−ＥＣＵ１２から上記表示部２４、メータ２６、インジケータ３２へ所定の指示信号が出力されると共に、上記エンコーダ１８から上記アクチュエータ１４の回転状況を表す信号が、上記バッテリ電圧センサ４０からバッテリ３８の電圧Ｖを表す信号が、上記勾配センサ４２から車両の勾配φを表す信号が、重量センサ４４から車両の総重量Ｗを表す信号が、及び上記トルーイングスイッチ４６から車両の牽引の有無を表す信号がぞれぞれ上記ＳＢＷ−ＥＣＵ１２に入力されるようになっている。
【００１６】
前記アクチュエータ１４は、好適には、スイッチトリラクタンスモータ（ＳＲＭ）等の電動モータにより構成され、前記ＳＢＷ−ＥＣＵ１２から供給される指示信号に応じて前記シフト切替装置１６を駆動する。また、前記エンコーダ１８は、前記アクチュエータ１４と一体的に回転させられることでそのアクチュエータ１４の回転状況を検知してその回転状況を表す信号を前記ＳＢＷ−ＥＣＵ１２へ供給するものであり、好適には、Ａ相、Ｂ相、及びＺ相の信号を出力するロータリエンコーダである。前記ＳＢＷ−ＥＣＵ１２は、このエンコーダ１８から供給される前記アクチュエータ１４の回転状況を表す信号に基づいてそのアクチュエータ１４の回転駆動をフィードバック制御する。
【００１７】
前記ＥＣＴ−ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより、前記駆動装置２２を介して車両の駆動制御を行う。また、このＳＢＷ−ＥＣＵ１２から上記表示部２４及びメータ２６へ所定の指示信号が出力されると共に、前記車両電源スイッチ２８から車両電源のオン・オフ信号が、前記Ｐスイッチ３０の入力部３４から運転者による指示信号が、前記シフトスイッチ３６の信号が前記ＳＢＷ−ＥＣＵ１２に入力されるようになっている。また、前記ＳＢＷ−ＥＣＵ１２及びＥＣＴ−ＥＣＵ２０相互間で上記種々の信号をはじめとする情報の送受信（交換）が可能とされている。
【００１８】
前記車両電源スイッチ２８は、車両電源のオン・オフを切り替えるためのスイッチである。この車両電源スイッチ２８が運転者等により操作されると、その操作に応じた指示信号が前記ＥＣＴ−ＥＣＵ２０へ入力される。例えば、前記車両電源スイッチ２８がオンとされることにより、前記バッテリ３８から電力が供給されて前記シフト制御システム１０が起動される。
【００１９】
前記Ｐスイッチ３０は、車両のシフトレンジをＰレンジと非Ｐレンジとの間で切り替えるためのスイッチであり、そのＰスイッチ３０の状態を運転者等に示すためのインジケータ３２と、運転者等の入力操作を受け付ける入力部３４とを備えている。この入力部３４を介して入力された運転者等からの指示は前記ＥＣＴ−ＥＣＵ２０へ入力されると共に、そのＥＣＴ−ＥＣＵ２０を介して前記ＳＢＷ−ＥＣＵ１２へ入力される。ここで、前記入力部３４は、モーメンタリスイッチ等であっても構わない。
【００２０】
前記シフトスイッチ３６は、シフトレンジをドライブレンジ（Ｄ）、リバースレンジ（Ｒ）、ニュートラルレンジ（Ｎ）、ブレーキレンジ（Ｂ）等のレンジに切り替えるための操作を受け付けるスイッチである。このシフトスイッチ３６が運転者等により操作されると、その操作に応じた指示信号が前記ＥＣＴ−ＥＣＵ２０へ入力される。
【００２１】
前記バッテリ３８は、前記シフト制御システム１０に電力を供給するための電源装置であり、好適には、最大１２．６Ｖ程度の電圧を発生させる鉛蓄電池である。このバッテリ３８は、前記アクチュエータ１４を駆動するための電源として用いられる。また、前記バッテリ電圧センサ４０は、例えば、前記バッテリ３８の端子電圧を検出することで、そのバッテリ３８により発生させられる電圧（起電力）Ｖを検出する。このバッテリ電圧センサ４０により検出されたバッテリ３８の電圧Ｖを表す信号は前記ＳＢＷ−ＥＣＵ１２へ入力される。
【００２２】
路面勾配センサ５２は、例えば、車速略零時において用いられるＧセンサ或いは傾斜計等から構成されるものであり、路面傾斜角θROAD或いは勾配（傾斜）φ（＝tanθROAD）を検出する。この路面勾配センサ５２により検出された路面傾斜角θROAD或いは勾配φを表す信号は前記ＳＢＷ−ＥＣＵ１２へ入力される。
【００２３】
重量センサ４４は、例えば、図示しないサスペンション装置の撓み変形量等を検出する変位センサ等を介して車両の総重量Ｗを検出する。また、図示しないシートスイッチ等から乗員の人数を判定し、その人数に基づいて積載重量を概算してその積載重量から車両の総重量Ｗを算出する態様や、前記駆動装置２２に備えられた図示しないエンジン及びモータジェネレータ等の作動状態と、変速機のギヤ段（変速比）や、車速変化などに基づいて、終減速装置の減速比や駆動輪の径寸法、動力伝達効率等を考慮して予め定められた演算式やマップ等に従って車両重量を算出する態様も考えられる。この重量センサ４４により検出された車両の総重量Ｗを表す信号は前記ＳＢＷ−ＥＣＵ１２へ入力される。
【００２４】
トルーイングスイッチ４６は、例えば、車両における牽引対象との連結部に設けられたものであり、その連結部への牽引対象の連結の有無すなわち車両の牽引の有無を検出する牽引センサとして機能する。また、上記重量センサ４４により検出される車両の重量に基づいて、予め定められた判定値より大きいか否かによって牽引の有無を判定するものであってもよい。このトルーイングスイッチ４６により検出された牽引の有無を表す信号は前記ＳＢＷ−ＥＣＵ１２へ入力される。
【００２５】
図２は、本実施例のシフト切替装置１６の構成を説明する斜視図であり、図３は、そのシフト切替装置１６に備えられたディテント部材５２を拡大して示す図である。図２に示すように、前記シフト切替装置１６は、前記アクチュエータ１４により回転駆動される軸部材５０と、パーキングロック位置及び非パーキングロック位置に位置決めされるための第１凹状谷部５４及び第２凹状谷部５６（図３を参照）を有するカム面５８を外周縁部に備えて上記軸部材５０の所定位置に相対回転不能に固定されると共にその軸心まわりに回動可能に設けられるディテント部材５２と、そのディテント部材５２のカム面５８に向かって付勢されてそのカム面５８に圧接させられると共に前記第１凹状谷部５４及び第２凹状谷部５６に選択的に係合される係合部６２と、ボルト等の締着具６８により固定部材６６に固定される固定部６４とを、両端部に備えた長手平板状のばね材から成る係合部材６０とを、有している。ここで、前記アクチュエータ１４の本体及び固定部材６６等は、ハウジング７０に固設されている。なお、上記ディテント部材５２は、ディテントプレート、パーキングレバー、ディテントレバー、節度板等とも称される。また、上記係合部材６０は、ディテントスプリング等とも称される。
【００２６】
上記ハウジング７０内には、前記駆動装置２２に備えられた図示しない変速機の出力軸と差動歯車装置との間の動力伝達経路の一部を構成する図示しないカウンタ軸が設けられており、そのカウンタ軸の軸端にはパーキングロックギヤ７２が固設されている。また、そのパーキングロックギヤ７２の外周歯７４と係合するパーキングロック位置と非パーキングロック位置とに回動させられる長手状（レバー状）のパーキングロックポール（係合爪部材）７６が回動可能に設けられている。このパーキングロックポール７６は、基端部がピン７８によって回動可能にハウジング７０に支持されており、上記外周歯７４と係合するための係合歯８０を長手方向の中央部に備えるとともに、後述のパーキングロックカム８６に摺接させられる摺接部８２を先端部に備え、図示しないリターンスプリングによって非パーキングロック位置すなわち上記外周歯７４及び係合歯８０が相互に係合しない位置に向かって常時付勢されている。
【００２７】
基端部が前記ディテント部材５２に回動可能に連結されたＬ字状のパーキングロッド８４の先端部には、前記パーキングロックカム８６が長手方向の移動可能に嵌め付けられている。このパーキングロックカム８６はテーパ状カム面９２を備えており、そのパーキングロッド８４の先端部には、パーキングロックカム８６を図示しない先端ストッパへ向かって予め設定された予荷重で付勢するコイル状の与圧ばね８８が上記パーキングロッド８４の先端部の所定位置に固定されたばね受９０と上記パーキングロックカム８６との間に介挿されている。そして、このように構成されたパーキングロッド８４の先端部は、そのパーキングロッド８４の長手方向（ディテント部材５２に回動可能に連結されている軸方向と垂直を成す方向）の移動可能に支持され、パーキングロックカム８６がパーキングロックポール７６の摺接部８２に対して摺動可能に移動させられるようになっている。
【００２８】
前記係合部材６０は、好適には、長手平板状の板ばねであり、その一端部に設けられた係合部６２が前記ディテント部材５２のカム面５８に向かって所定の押圧力で常時付勢されてカム面５８に圧接させられている。前記係合部６２は、前記係合部材６０の先端部においてディテント部材５２の回動軸心と平行な軸心まわりの回転が可能に支持されるローラであり、これにより、基本的には、その係合部６２が前記第１凹状谷部５４内に落ち込むことによりディテント部材５２がパーキングロック位置に位置決めされ、前記第２凹状谷部５６内に落ち込むことによりディテント部材５２が非パーキングロック位置に位置決めされるようになっている。
【００２９】
前記アクチュエータ１４は、前記ハウジング７０と一体的に設けられた非回転部材であるケース９８内に収納されている。また、そのケース９８内における前記アクチュエータ１４の出力軸１０６（図４を参照）と前記軸部材５０との間の動力伝達経路には、そのアクチュエータ１４の回転出力方向によってそれぞれギヤ比（＝入力回転部材である出力軸１０６の回転数／出力回転部材である軸部材５０の回転数）の異なる２つの変速状態を選択的に成立させる機械式の変速装置である駆動力切替機構１００が設けられており、前記アクチュエータ１４の出力は、斯かる駆動力切替機構１００を介して前記軸部材５０へ伝達される。
【００３０】
図４は、上記駆動力切替機構１００の構成の一例を説明する骨子図である。この図４に示すように、本実施例の駆動力切替機構１００は、前記アクチュエータ１４と軸部材５０との動力伝達経路に設けられたそれぞれギヤ比の異なる第１の歯車対１０２及び第２の１０４と、各歯車対１０２、１０４に対応して備えられた前記アクチュエータ１４の正転時にロックする（負転時には回転を阻害しない）第１のワンウェイクラッチＯＷＣ１及び負転時にロックする（正転時には回転を阻害しない）第２のワンウェイクラッチＯＷＣ２とを、備えて構成されている。前記アクチュエータ１４の出力軸１０６は、上記第１のワンウェイクラッチＯＷＣ１を介して上記第１の歯車対１０２の大径歯車１０２ａに連結されると共に、上記第２の歯車対１０４の小径歯車１０４ａに連結されている。また、前記軸部材５０は、減速装置１２０を介して上記第１の歯車対１０２の小径歯車１０２ｂに連結されると共に、その減速装置１２０及び上記第２のワンウェイクラッチＯＷＣ２を介して上記第２の歯車対１０４の大径歯車１０４ｂに連結されている。すなわち、上記第１の歯車対１０２は、前記アクチュエータ１４の出力軸１０６の正転時にその回転を増速して前記軸部材５０へ伝達するものであり、上記第２の歯車対１０４は、前記アクチュエータ１４の出力軸１０６の負転時にその回転を減速して前記軸部材５０へ伝達するものである。
【００３１】
上記減速装置１２０は、前記駆動力切替機構１００の出力すなわち上記第１の歯車対１０２の小径歯車１０２ｂ及び第２のワンウェイクラッチＯＷＣ２を介して上記第２の歯車対１０４の大径歯車１０４ｂに連結された回転軸１２２の回転を減速して前記軸部材５０へ伝達する機械的な減速機構であり、その回転軸１２２と一体的に回転させられるように連結された小径歯車１２４及び前記軸部材５０と一体的に回転させられるように連結された大径歯車１２６から成り、例えば１００程度の変速比（減速比）を有するものである。なお、上記減速装置１２０は、前記アクチュエータ１４と駆動力切替機構１００との間の動力伝達経路に設けられたものであってもよい。
【００３２】
ここで、前記シフト切替装置１６においては、前記アクチュエータ１４の正転（正回転）に対応する前記軸部材５０の回転により、その軸部材５０に固定されたディテント部材５２が非パーキングポジション（非パーキングロック位置）からパーキングポジション（パーキングロック位置）へ入れる方向に回動させられる。すなわち、前記係合部材６０の係合部６２の係合位置が図３に示す第２凹状谷部５６から第１凹状谷部５４へ切り替えられる方向に回動させられる。また、前記アクチュエータ１４の負転（負回転）に対応する前記軸部材５０の回転により、その軸部材５０に固定されたディテント部材５２がパーキングポジション（パーキングロック位置）から非パーキングポジション（非パーキングロック位置）へ抜く方向に回動させられる。すなわち、前記係合部材６０の係合部６２の係合位置が図３に示す第１凹状谷部５４から第２凹状谷部５６へ切り替えられる方向に回動させられる。
【００３３】
図５は、前記駆動力切替機構１００の作用を概念的に示す図である。なお、以下の説明に用いる図５〜図７に関して、上述の構成から便宜上前記減速装置１２０等の構成を省略して示している。図５に示すように、本実施例の駆動力切替機構１００においては、前記第１の歯車対１０２及び第１のワンウェイクラッチＯＷＣ１により、前記ディテント部材５２を非パーキングポジションからパーキングポジションへ入れる方向に対応する正転時（Ｐ入り駆動時）に前記アクチュエータ１４から軸部材５０へ駆動力を伝達する第１の変速装置１０８が構成されている。また、前記第２の歯車対１０４及び第２のワンウェイクラッチＯＷＣ２により、前記ディテント部材５２をパーキングポジションから非パーキングポジションへ抜く方向に対応する負転時（Ｐ抜き駆動時）に前記アクチュエータ１４から軸部材５０へ駆動力を伝達する、前記第１の変速装置１０８よりもギヤ比（変速比）の大きい第２の変速装置１１０が構成されている。なお、本実施例においては、前記第１の変速装置１０８及び第２の変速装置１１０の何れかの変速比が１であってもよい。斯かる場合であっても、前記第２の変速装置１１０のギヤ比が前記第１の変速装置１０８のギヤ比よりも大きい構成とすることにより、後述する本発明の効果が得られる。
【００３４】
以上のように構成された駆動力切替機構１００において、例えば前記Ｐスイッチ３０が押される等して前記ＳＢＷ−ＥＣＵ１２により非ＰレンジからＰレンジへの切替が判定された場合、そのＳＢＷ−ＥＣＵ１２からの指令に応じて前記アクチュエータ１４が正転方向に駆動させられる。それにより、前記ディテント部材５２が前記係合部材６０の係合部６２の係合位置を第２凹状谷部５６から第１凹状谷部５４へ切り替えられる方向に回動させられる。この場合、図６に示すように、前記アクチュエータ１４の出力は、前記第１の変速装置１０８を介して前記軸部材５０へ伝達される。上述のように、前記第１の変速装置１０８は、前記第１の歯車対１０２により前記アクチュエータ１４の出力軸１０６の回転（正回転）を増速して前記軸部材５０へ伝達するものであるため、Ｐ入り時すなわち非パーキングポジションからパーキングポジションへの切替時に前記ディテント部材５２を比較的速やかに回動させて素早い切替を実現することができる。
【００３５】
一方、例えば前記シフトスイッチ３６が押される等して前記ＳＢＷ−ＥＣＵ１２によりＰレンジから非Ｐレンジへの切替が判定された場合、そのＳＢＷ−ＥＣＵ１２からの指令に応じて前記アクチュエータ１４が負転方向に駆動させられる。それにより、前記ディテント部材５２が前記係合部材６０の係合部６２の係合位置を第１凹状谷部５４から第２凹状谷部５６へ切り替えられる方向に回動させられる。この場合、図７に示すように、前記アクチュエータ１４の出力は、前記第２の変速装置１１０を介して前記軸部材５０へ伝達される。前述のように、前記第２の変速装置１１０は、前記第２の歯車対１０４により前記アクチュエータ１４の出力軸１０６の回転（負回転）を減速して前記軸部材５０へ伝達するものであるため、Ｐ抜き時すなわちパーキングポジションから非パーキングポジションへの切替時に前記ディテント部材５２を回動させるために比較的大きなトルクを保証することができる。特に坂路でのＰ抜き発進に際しては、前記ディテント部材５２のＰ抜き駆動に大きなトルクが必要とされるため効果がある。
【００３６】
図８は、前記駆動力切替機構１００を設けたことによる装置の小型化について説明するグラフであり、基準トルク特性（アクチュエータ１４と軸部材５０との間の変速比が１としたときのトルク特性）を実線で、Ｐ抜き時（負転時）トルク特性を一点鎖線で、Ｐ入り時（正転時）トルク特性を二点鎖線でそれぞれ示している。また、比較のために前記駆動力切替機構１００を設けない場合に必要なトルク特性を破線で示している。この図８に示すように、本実施例の駆動力切替機構１００を備えたシフト切替装置１６においては、前記アクチュエータ１４を小型化して実線で示すような基準トルク特性とした場合であっても、Ｐ抜き時には前記第２の変速装置１１０により一点鎖線で示すようなトルク特性が成立させられて前記ディテント部材５２を回動させるための比較的高いトルクを実現できる一方、Ｐ入り時には前記第１の変速装置１０８により二点鎖線で示すようなトルク特性が成立させられて前記ディテント部材５２を比較的速やかに回動させることができる。すなわち、破線で示すようなトルク特性を有する従来の大型のアクチュエータの代替として実線で示すようなトルク特性を有する小型のアクチュエータを用いた場合であっても、Ｐ抜き時におけるトルクを保証し且つＰ入り時における速やかな切替を実現することができるのである。
【００３７】
このように、本実施例によれば、前記ディテント部材５２を非パーキングポジションからパーキングポジションへ入れる方向に対応する正転時に前記アクチュエータ１４から軸部材５０へ駆動力を伝達する第１の変速装置１０８と、前記ディテント部材５２をパーキングポジションから非パーキングポジションへ抜く方向に対応する負転時に前記アクチュエータ１４から軸部材５０へ駆動力を伝達する、前記第１の変速装置１０８よりもギヤ比の大きい第２の変速装置１１０とを、有する駆動力切替機構１００を備えたものであることから、比較的小型のアクチュエータ１４を用いた場合であっても、前記第１の変速装置１０８によりＰ入り時における前記ディテント部材５２の速やかな回動を実現する一方、前記第２の変速装置１１０によりＰ抜き時における前記ディテント部材５２を回動させるためのトルクを保証することができる。すなわち、Ｐ抜き時におけるトルクを保証し且つＰ入り時における速やかな切替を実現しつつ小型化を可能とするシフト切替装置１６を提供することができる。
【００３８】
また、前記駆動力切替機構１００は、前記アクチュエータ１４と軸部材５０との動力伝達経路に設けられたそれぞれギヤ比の異なる２組の歯車対１０２、１０４と、各歯車対１０２、１０４に対応して備えられた前記正転時にロックする第１のワンウェイクラッチＯＷＣ１及び前記負転時にロックする第２のワンウェイクラッチＯＷＣ２とから成るものであるため、実用的な構成の駆動力切替機構１００により、Ｐ抜き時におけるトルクを保証し且つＰ入り時における速やかな切替を実現しつつ装置の小型化を可能とすることができる。
【００３９】
また、前記アクチュエータ１４と駆動力切替機構１００との間の動力伝達経路及びその駆動力切替機構１００と前記軸部材５０との間の動力伝達経路の少なくとも一方に減速装置１２０を備えたものであるため、Ｐ抜き時におけるトルクを保証し且つＰ入り時における速やかな切替を実現しつつ装置の小型化を可能とする実用的な構成の車両用シフト切替装置１６を提供することができる。
【００４０】
以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に別の態様においても実施される。
【００４１】
例えば、前述の実施例において、前記シフト切替装置１６に適用されるディテント部材５２は、パーキングロック位置及び非パーキングロック位置に位置決めされるための第１凹状谷部５４及び第２凹状谷部５６を有するカム面５８を外周縁部に備えたものであったが、例えば、図９に示すように、よく知られたＰポジション、Ｒポジション、Ｎポジション、Ｄポジション、２ポジションに対応する３つ以上（図９では５つ）の凹状谷部が順次設けられたカム面５８を外周縁部に備えたディテント部材５２′が前記シフト切替装置１６に適用されても構わない。すなわち、パーキングロック位置及び非パーキングロック位置に位置決めされるための第１凹状谷部及び第２凹状谷部を有するカム面を外周縁部に備えて前記軸部材５０の軸心まわりに回動可能に設けられるディテント部材であれば、その形態は問わない。
【００４２】
また、前述の実施例では、ディテント部材５２をパーキングロック位置および非パーキングロック位置へ位置決めするように、その第１凹状谷部５４及び第２凹状谷部５６内に選択的に係合される回転可能に支持された係合ローラである係合部６２が用いられていたが、必ずしも係合ローラでなくてもよく、第１凹状谷部５４および第２凹状谷部５６内に係合可能な凸状突起を備えた部材が用いられてもよい。
【００４３】
その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
【符号の説明】
【００４４】
１４：アクチュエータ
１６：車両用シフト切替装置
５０：軸部材
５２、５２′：ディテント部材
９８：ケース（非回転部材）
１００：駆動力切替機構
１０２：第１の歯車対
１０４：第２の歯車対
１０８：第１の変速装置
１１０：第２の変速装置
１２０：減速装置
ＯＷＣ１：第１のワンウェイクラッチ
ＯＷＣ２：第２のワンウェイクラッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディテント部材に連結された軸部材を所定のアクチュエータを介して回転駆動することにより車両のシフトレンジを切り替える車両用シフト切替装置であって、
前記ディテント部材を非パーキングポジションからパーキングポジションへ入れる方向に対応する正転時に前記アクチュエータから軸部材へ駆動力を伝達する第１の変速装置と、
前記ディテント部材をパーキングポジションから非パーキングポジションへ抜く方向に対応する負転時に前記アクチュエータから軸部材へ駆動力を伝達する、前記第１の変速装置よりもギヤ比の大きい第２の変速装置と
を、有する駆動力切替機構を備えたものであることを特徴とする車両用シフト切替装置。
【請求項２】
前記駆動力切替機構は、
前記アクチュエータと軸部材との動力伝達経路に設けられたそれぞれギヤ比の異なる２組の歯車対と、
各歯車対に対応して備えられた前記正転時にロックする第１のワンウェイクラッチ及び前記負転時にロックする第２のワンウェイクラッチと
から成るものである請求項１に記載の車両用シフト切替装置。
【請求項３】
前記アクチュエータと駆動力切替機構との間の動力伝達経路及び該駆動力切替機構と前記軸部材との間の動力伝達経路の少なくとも一方に減速装置を備えたものである請求項２に記載の車両用シフト切替装置。
【請求項１】
ディテント部材に連結された軸部材を所定のアクチュエータを介して回転駆動することにより車両のシフトレンジを切り替える車両用シフト切替装置であって、
前記ディテント部材を非パーキングポジションからパーキングポジションへ入れる方向に対応する正転時に前記アクチュエータから軸部材へ駆動力を伝達する第１の変速装置と、
前記ディテント部材をパーキングポジションから非パーキングポジションへ抜く方向に対応する負転時に前記アクチュエータから軸部材へ駆動力を伝達する、前記第１の変速装置よりもギヤ比の大きい第２の変速装置と
を、有する駆動力切替機構を備えたものであることを特徴とする車両用シフト切替装置。
【請求項２】
前記駆動力切替機構は、
前記アクチュエータと軸部材との動力伝達経路に設けられたそれぞれギヤ比の異なる２組の歯車対と、
各歯車対に対応して備えられた前記正転時にロックする第１のワンウェイクラッチ及び前記負転時にロックする第２のワンウェイクラッチと
から成るものである請求項１に記載の車両用シフト切替装置。
【請求項３】
前記アクチュエータと駆動力切替機構との間の動力伝達経路及び該駆動力切替機構と前記軸部材との間の動力伝達経路の少なくとも一方に減速装置を備えたものである請求項２に記載の車両用シフト切替装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１１７５６１（Ｐ２０１１−１１７５６１Ａ）
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７７０６７（Ｐ２００９−２７７０６７）
【出願日】平成２１年１２月４日（２００９．１２．４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月４日（２００９．１２．４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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