CN105508595A - 换挡装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供能够抑制促动器以及挡位切换构件的耐久性降低且挡位的定位精度降低的换挡装置。该换挡装置(100)具有包括谷部(81~84)的锁止板(71)、在嵌入谷部中的某个谷部的状态下形成挡位的锁止簧(72)、驱动锁止板的马达(10)和减速机构部(20),该减速机构部具有设置在马达侧的中间齿轮(21)、设置在锁止板侧且伴随中间齿轮的转动而转动的中间齿轮(22)。另外,通过在中间齿轮与中间齿轮之间设置摆动角度(S),能够使中间齿轮和中间齿轮在卡合状态下相对旋转摆动角度,并且基于因摆动角度而产生的马达侧的旋转角度与锁止板侧的旋转角度之间的差异,学习锁止簧所嵌入的谷部的谷底的位置。
Description
技术领域
本发明涉及安装在车辆上的换挡装置。
背景技术
以往,公知有基于乘坐人员(驾驶员)的换挡操作对挡位状态进行电切换的线控换挡(shift-by-wire)式的换挡装置(例如,参照专利文献1)。
在上述专利文献1中,公开了一种换挡控制装置(换挡装置),具有:促动器,其基于与乘坐人员的换挡操作对应的控制信号进行动作;挡位切换机构(挡位切换构件),其被促动器驱动来切换挡位。在该专利文献1记载的换挡控制装置中,在锁止板的缘部连有4个嵌合部(谷部)。另外,锁止簧的顶端部与锁止板借助促动器而进行的转动动作一起与1个嵌合部嵌合,由此形成与该嵌合部对应的挡位。此外,在两端部的嵌合部(谷部)设置有壁部,该壁部具有锁止簧的顶端部不能越过的倾斜角度。由此,在使锁止簧的顶端部按压锁止板的壁部来设定锁止板的转动起点后,锁止板以预先设定的转动角度旋转至与各挡位对应的位置。
专利文献1:日本特开2013-194855号公报
但是,在上述专利文献1的换挡控制装置(换挡装置)中,每次使锁止板转动并使动弹簧的顶端部按压锁止板的壁部,都在促动器上产生制动扭矩(locktorque)。另外,在产生制动扭矩的同时,对锁止板的壁部以及锁止簧的顶端部双方施加过大的按压力。因此,存在随着对锁止板的转动起点反复进行学习,促动器以及挡位切换机构的耐久性降低的问题。另外,在对转动起点进行学习后,由于锁止板以预先设定的转动角度转动至与各挡位对应的位置,所以存在因各个换挡装置的个体差异(制造误差等)引起不能够与各个嵌合部的谷底高精度地嵌合而各个挡位的定位精度降低的问题。
发明内容
本发明是为了解决上述的问题而做出的,本发明的一个目的在于提供能够抑制促动器以及挡位切换构件的耐久性降低,且能够抑制挡位的定位精度降低的换挡装置。
为了达到上述目的,本发明的一个技术方案的换挡装置,安装在车辆上,具有:挡位切换构件,具有与挡位对应的多个谷部,定位构件,在嵌入挡位切换构件的多个谷部中的某个谷部中的状态下,使挡位成立;促动器,用于驱动挡位切换构件;驱动力传递机构,具有设置在促动器侧的驱动侧构件和设置在挡位切换构件侧且伴随驱动侧构件的转动而转动的动侧构件,,该驱动力传递机构从促动器侧传递驱动力,使挡位切换构件转动;通过在驱动侧构件和从动侧构件之间设置规定量的摆动角度,使驱动侧构件和从动侧构件能够在卡合状态下相对旋转规定量的摆动角度量,并且基于因规定量的摆动角度产生的促动器侧的旋转角度与挡位切换构件侧的旋转角度之间的差异,学习定位构件所嵌入的谷部的谷底位置。
在本发明的一个技术方案的换挡装置中,如上所述,通过在驱动侧构件和从动侧构件之间设置规定量的摆动角度,驱动侧构件和从动侧构件能够在卡合状态下相对旋转规定量的摆动角度,基于因规定量的摆动角度产生的促动器侧的旋转角度与挡位切换构件侧的旋转角度之间的差异,学习定位构件所嵌入的谷部的谷底位置。由此,利用定位构件件向嵌入谷部的方向下压挡位切换构的力,能够使从动侧构件转动(摆动)在驱动侧构件与从动侧构件之间特意设定的规定量的摆动角度(游隙),使定位构件移动至挡位切换构件的谷部的谷底。因此,能够在不对促动器侧或定位构件侧施加过度的负荷(外力)的情况下学习嵌入定位部的谷部的谷底位置。另外,通过对定位部实际嵌入的谷部的谷底位置进行学习,能够在具有制造误差等个体差异的换挡装置中,分别掌握谷部的谷底位置。结果,能够抑制促动器以及挡位切换构件的耐久性降低,且抑制挡位的定位精度降低。
在上述一个技术方案的换挡装置中,优选,驱动侧构件具有第一卡合部,从动侧构件具有第二卡合部,该第二卡合部能够以与第一卡合部之间具有规定量的摆动角度的方式与第一卡合部卡合,并且该第二卡合部传递来自驱动侧构件的驱动力,在定位构件从谷部的上部朝向谷底时,挡位切换构件以及从动侧构件借助定位构件以向谷部的谷底落入的方式作用的力摆动,由此在驱动侧构件转动之前,从动侧构件摆动规定量的摆动角度,基于定位构件落入谷部的谷底而挡位切换构件停止摆动的状态下的挡位切换构件侧的旋转角度与驱动侧构件追随摆动规定量的摆动角度时的促动器侧的旋转角度之间的差异,学习谷部的谷底位置。根据这样的结构,设置规定量的摆动角度(游隙),能够适当地利用在摆动角度的范围相互移动地卡合的第一卡合部以及第二卡合部的相对位置关系,借助定位构件以向挡位切换构件的谷部的谷底落入的方式作用的力使定位构件先落入谷底,并静止在该位置。然后,能够掌握在定位构件结束向谷部的谷底移动而挡位切换构件以及从动侧构件停止摆动的状态下,直到使驱动侧构件追随转动规定量的摆动角度并且与从动侧构件卡合为能够传递驱动力为止(消除规定量的摆动角度为止)的促动器侧的正确的旋转角度范围。结果,能够可靠地学习挡位切换构件的谷部的谷底位置,并且能够确切地将学习结果反应给换挡装置的控制设定值。
在上述一个技术方案的换挡装置中,优选,促动器为具有转子和定子的马达,该换挡装置还具有:转子旋转角度传感器,检测转子的旋转角度;输出轴旋转角度传感器,检测挡位切换构件的旋转角度,基于因规定量的摆动角度而产生的被转子旋转角度传感器检测的转子的旋转角度与被输出轴旋转角度传感器检测的挡位切换构件的旋转角度之间的差异,学习谷部的谷底位置。根据这样的结构,利用转子旋转角度传感器和输出轴旋转角度传感器能够高精度地决定与挡位切换构件的谷部的谷底位置对应的转子的旋转角度。另外,由于基于促动器的转子的旋转角度与挡位切换构件的旋转角度之间的差异学习谷部的谷底位置,所以在利用转子旋转角度传感器和输出轴旋转角度传感器决定的谷底位置(学习结果),不仅考虑了特意设定的规定量的摆动角度,还考虑了位于促动器与挡位切换构件之间的驱动力传递机构的制造时的组装误差或机械动作上的误差(齿轮构件间的齿隙等微小的摆动角度)。结果,能够将挡位的定位精度维持得高。
在上述一个技术方案的换挡装置中,优选,促动器是包括N极磁铁以及S极磁铁围绕旋转轴交替配置的转子和与转子隔开间隙相向配置的定子的马达,马达的转子以每规定的驱动步数,围绕旋转轴的N极磁铁以及S极磁铁的配置为同一相位状态的方式旋转,规定量的摆动角度的大小,在与规定的驱动步数对应的马达侧的旋转角度以上,且小于与多个谷部中的特定谷部对应的挡位切换构件侧的旋转角度,该特定谷部是具有从谷部的谷底至将相互相邻的谷部隔开的山部的顶部为止的最小转动距离的谷部,基于对与相互隔开规定的驱动步数的转子的旋转角度分别对应的挡位切换构件侧的旋转角度彼此进行比较的结果,判定是否处于定位构件利用规定量的摆动角度嵌入谷部的谷底的状态。根据这样的结构,即使在马达驱动时因漏磁通而产生干扰的情况下,也能够对每规定的驱动步数变为同一相位状态下的挡位切换构件侧的旋转角度彼此进行比较,由此不论是否产生干扰都能够准确地获得挡位切换构件侧的旋转角度的变化。因此,能够抑制因产生干扰判别定位构件是否处于嵌入谷部的谷底的状态的判别精度降低。另外,将规定量的摆动角度的大小设定为:小于与多个的谷部中的特定谷部对应的挡位切换构件侧的旋转角度,该特定谷部是具有从谷部的谷底至隔开相互相邻的谷部的山部的顶部为止的最小转动距离的谷部,由此能够防止从动侧构件转动超过作为学习目标的谷部而定位构件误进入相邻的谷部。
此时,优选,马达是三相马达,该三相马达针对设置在定子上的励磁线圈依次切换与单一的驱动步对应的一相通电状态,由此使转子旋转与单一的驱动步对应的角度单位。根据这样的结构,利用有利于小型化的三相马达能够更易于使换挡装置小型化。在谷部的谷底位置的学习中,即使利用小型化的三相马达也没有问题。而且,利用具有强力的扭矩特性的三相马达,能够可靠地进行通常的换挡切换动作。这样,作为换挡装置的促动器,利用使用针对励磁线圈依次切换与单一的驱动步对应的一相通电状态的旋转控制方式的三相马达,非常有用。
此外,在本申请中,在上述一个技术方案的换挡装置中还可以考虑如下的结构。
(附注项1)
即,在还具有上述输出轴旋转角度传感器的换挡装置中,规定量的摆动角度设置在输出轴旋转角度传感器的促动器侧。
(附注项2)
另外,在还具有上述转子旋转角度传感器以及输出轴旋转角度传感器的换挡装置中,转子旋转角度传感器以及输出轴旋转角度传感器设置在容纳促动器的壳内。
(附注项3)
另外,在上述一个技术方案的换挡装置中,挡位包括P位置、R位置、N位置以及D位置,在P位置、R位置、N位置以及D位置的各个挡位中,学习对应的谷部的谷底位置。
(附注项4)
另外,在还具有上述转子旋转角度传感器的换挡装置中,转子旋转角度传感器是输出与转子的旋转量对应的计数值的编码器,基于编码器输出的计数值学习谷部的谷底位置。
(附注项5)
另外,在上述一个技术方案的换挡装置中,通过利用设置在驱动侧构件与从动侧构件之间的规定量的摆动角度,使驱动侧构件在正反方向上转动3次以上,并且基于除了第一次以外的第二次以后的各个转动方向上的促动器侧的旋转角度与挡位切换构件侧的旋转角度之间的差异的测量结果,学习谷部的谷底位置。
【发明的效果】
根据本发明,如上所述,能够提供抑制促动器以及挡位切换构件的耐久性降低且抑制挡位的定位精度降低的换挡装置。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的换挡装置的控制结构的框图。
图2是概略表示本发明的一个实施方式的换挡装置的整体结构的立体图。
图3是表示构成本发明的一个实施方式的换挡装置的锁止板的结构的图。
图4是表示构成本发明的一个实施方式的换挡装置的促动器单元的剖视图。
图5是示意性表示构成本发明的一个实施方式的换挡装置的促动器单元内的马达的结构以及动作的图。
图6是表示在构成本发明的一个实施方式的换挡装置的促动器单元中,从主体部卸下齿轮箱后的状态下的减速机构部的内部结构的图。
图7是表示在构成本发明的一个实施方式的换挡装置的促动器单元中,第一中间齿轮与第二中间齿轮之间的卡合状态(驱动力可传递状态)的图。
图8是表示在构成本发明的一个实施方式的换挡装置的促动器单元中,第一中间齿轮与第二中间齿轮之间的卡合状态(驱动力非传递状态)的图。
图9是概略表示在本发明的一个实施方式的换挡装置中进行锁止板的谷部的谷底位置的学习的情况的图。
图10是用于具体说明在本发明的一个实施方式的换挡装置中锁止板的谷部的谷底位置的学习顺序的图。
图11是用于具体说明在本发明的一个实施方式的换挡装置中锁止板的谷部的谷底位置的学习顺序的图。
以下为附图标记说明
10马达(促动器、三相马达)
11转子
12定子
13定子芯
14a、14b、14c励磁线圈
20减速机构部(驱动力传递机构)
21中间齿轮(驱动侧构件)
21e长孔(第一卡合部)
22中间齿轮(从动侧构件)
22e卡合凸部(第二卡合部)
23末级齿轮
25输出轴
30转子旋转角度传感器
40输出轴旋转角度传感器
50ECU
60促动器单元
70挡位切换机构部
71锁止板(挡位切换构件)
71a凸轮面
72锁止簧(定位构件)
73辊部
81、82、83、84谷部
85山部
100换挡装置
110车辆
F作用力(定位构件以落入谷部的谷底的方式运动的力)
V谷底
具体实施方式
以下,基于附图对本发明的实施方式进行说明。
首先,参照图1~图9,对本发明的一个实施方式的换挡装置100的结构进行说明。以下,在对换挡装置100的概略结构进行说明后,对促动器单元60的详细结构进行说明。
本发明的一个实施方式的换挡装置100安装在汽车等车辆110上。如图1所示,在车辆110中,在乘坐人员(驾驶员)经由换挡杆(或换挡开关)等操作部111对挡位进行切换操作时,对变速机构部120进行电挡位切换控制。即,经由设置在操作部111上的换挡传感器112将换挡杆的位置输入换挡装置100侧。然后,基于从设置在换挡装置100上的专用的ECU50发送的控制信号,使变速机构部120切换至与乘坐人员的换挡操作对应的P(驻车挡)位置、R(倒挡)位置、N(空挡)位置以及D(前进挡)位置中的任意一个挡位。这样的挡位切换控制被称为线控换挡(SBW)。此外,各个P、R、N以及D位置为本发明的“挡位”的一个例子。
换挡装置100具有促动器单元60和被促动器单元60驱动的挡位切换机构部70。另外,挡位切换机构部70与变速机构部120内的油压控制回路部130中的油压阀体的手动滑阀(manualspoolvalve)(未图示)和驻车机构部140机械连接。另外,通过驱动挡位切换机构部70,机械性地切换变速机构部120的挡位状态(P位置、R位置、N位置以及D位置)。
促动器单元60具有马达10、减速机构部20、转子旋转角度传感器30、输出轴旋转角度传感器40和ECU50。此外,ECU50是在基板51上安装有电子部件的基板部件。另外,这些部件容纳在固定于变速机构部120的壳体上的箱状的主体部61中。另外,促动器单元60具有与减速机构部20的输出侧连接的输出轴25。此外,马达10是本发明的“促动器”以及“三相马达”的一个例子。另外,减速机构部20是本发明的“驱动力传递机构”的一个例子。
如图2所示,挡位切换机构部70包括锁止板71和锁止簧72。锁止簧72将锁止板71保持在分别与P位置、R位置、N位置以及D位置对应的转动角度位置。此外,锁止板71是本发明的“挡位切换构件”的一个例子。
如图3所示,锁止板71具有分别对应于P位置、R位置、N位置以及D位置设置的4个谷部81~84。另外,由谷部81~84在锁止板71上形成具有连续的起伏形状的凸轮面71a。另外,相互相邻的谷部(例如,谷部81以及谷部82,谷部82以及谷部83等)彼此被具有1个顶部的山部85隔开。锁止簧72的基端部72a固定在变速机构部120的外壳121(参照图2)上,并且在锁止簧72的自由端72b侧安装有辊部73。另外,锁止簧72使辊部73始终按压凸轮面71a(谷部81~84或山部85的某个位置)。
另外,如图2所示,锁止板71固定在输出轴25的下端部(Z2侧),锁止板71与输出轴25一体围绕转动轴C1转动。由此,就锁止簧72而言,随着锁止板71沿着箭头A方向或箭头B方向正反转动(摆动),辊部73沿着凸轮面71a滑动,由此借助锁止簧72的作用力F使辊部73与谷部81~84中的某个嵌合。另外,锁止簧72构成为,通过使辊部73选择性地与锁止板71的谷部81~84中的某个嵌合,将锁止板71保持分别与P位置、R位置、N位置或D位置对应的转动角度位置。由此,分别形成P位置、R位置、N位置或D位置。
另外,锁止板71还具有臂部87以及臂部88。在臂部87上连结有驻车杆75,在臂部88上连接有手动阀杆76(参照图3)。另外,在锁止板71旋转至与R位置对应的转动角度位置时,通过使手动阀杆76的顶端部的手动滑阀移动至油压阀体内的与R位置对应的位置,来在油压控制回路部130(参照图1)内形成R位置用的油压回路。对于其它挡位与R位置相同,伴随锁止板71的转动,手动阀杆76(手动滑阀)移动至与某个挡位对应的位置,由此在油压控制回路部130内形成与各挡位对应的油压回路。
如图2所示,驻车机构部140包括与发动机150的曲轴(未图示)连结的驻车齿轮141和与驻车齿轮141卡合的制动杆142。制动杆142随着驻车杆75的移动移动至制动位置以及非制动位置。在锁止板71转动至与P位置对应的转动角度位置时,制动杆142以转动轴C2为转动中心转动至制动位置,突起部142a与驻车齿轮141的齿底部141a卡合。由此,限制驻车齿轮141的自由转动,从而限制曲轴的旋转。另外,在锁止板71转动至与P位置以外的挡位状态(R、N以及D位置)对应的转动角度位置时,制动杆142转动至非制动位置,解除制动杆142与驻车齿轮141的卡合。
接着,对促动器单元60的详细结构进行说明。
如图4所示,促动器单元60中的主体部61具有马达壳62、马达罩63和齿轮箱64。具有耐热性的树脂制的马达壳62以及马达罩63以各自的凹部62a以及凹部63a相向的状态组装在一起,在马达室65中容纳马达10以及ECU50。另外,将树脂制的齿轮箱64以凹部64a与马达壳62相向的方式从相反侧(Z2侧)组装在马达壳62上,来在齿轮室66中容纳减速机构部20。
在马达壳62的一侧的外侧面62b形成有具有端子52的插座62c。此外,端子52经由布线53与ECU50电连接。另外,经由与插座62c连接的布线电缆(未图示)向促动器单元60供给电力。另外,经由布线电缆,ECU50和控制发动机150的ECU151(参照图1)相互通信。另外,ECU50与马达10(参照图1)、转子旋转角度传感器30(参照图1)和输出轴旋转角度传感器40(参照图1)电连接。
如图4所示,马达10具有被支撑为能够相对于马达壳62旋转的转子11和在转子11的周围相隔磁间隙相向的定子12。
在此,在本实施方式中,作为马达10使用将永久磁铁组装在转子11的表面的表面磁铁型(SPM)的三相马达。具体地说,转子11具有轴小齿轮11a和转子芯11b,在转子芯11b的表面,围绕转动轴以C1等角度间隔(45°)交替粘贴有作为永久磁铁的N极磁铁以及S极磁铁。因此,马达10的极数为8。
轴小齿轮11a的上端部(Z1侧)被轴承构件1支撑为能够旋转,并且下端部(Z2侧)被输出轴承部26的轴承构件2支撑为能够旋转,轴承构件1配置在马达罩63的旋转轴支撑部63b上,输出轴承部26的被压入输出轴支撑部64b的轴承构件3支撑为能够自由转动。此外,轴承构件2沿着输出轴承部26的上端部(Z1侧)的凹部的内周配置。由此,转子11的轴小齿轮11a和输出轴25围绕同一转动轴C1旋转。另外,轴小齿轮11a的从中央部至下端部(Z2侧)的外周区域一体形成有齿轮槽形成为螺旋状的齿轮部11c。此外,齿轮部11c是齿轮直径足够小的由齿数少且大螺旋角形成的所谓少齿数螺旋齿轮。
如图4所示,定子12具有固定在马达壳62的马达室65内的定子芯13和通电产生磁力的多相(U相、V相以及W相)的励磁线圈14a~14c(参照图5)。另外,如图5所示,与U相对应的励磁线圈14a、与V相对应的励磁线圈14b以及与W相对应的励磁线圈14c沿着转子11的旋转方向(图5中的顺时针方向)依次配置在定子芯13上。
如图4所示,定子芯13具有形成一体的主体部13a和多个(4个)齿13b,主体部13a呈与转子11的轴小齿轮11a相同的轴心的大致圆筒状,多个(4个)齿13b分别从主体部13a的内壁面向轴心侧突出。在上述的齿13b中的配置在以轴心为中心在径向上彼此相反的两侧的一对齿13b上,分别形成有与轴小齿轮11a平行的贯通孔13c。另外,插入马达壳62的贯通孔62e中的棒状的支撑轴67a以及支撑轴67b穿过贯通孔13c。支撑轴67a以及支撑轴67b的后端部(图4中的上端部)与马达罩63的凹部63c嵌合,并且前端部(图4中的下端部)与齿轮箱64的凹部64c嵌合。由此,定子12被固定在马达室65内。另外,支撑轴67a、支撑轴67b以及轴小齿轮11a各自的轴心沿着Z方向相互平行。
对马达10的驱动方法进行说明。具体地说,如图5所示,通电方式是U-V通电、U-W通电、V-W通电、V-U通电、W-U通电以及W-V通电6种方式。在此,U-V通电是指从U相的励磁线圈14a向V相的励磁线圈14b流动电流,U相(励磁线圈14a)被磁化为N极,V相(励磁线圈14b)被磁化为S极。在U-W通电中,U相(励磁线圈14a)被磁化为N极,W相(励磁线圈14c)被磁化为S极。在V-W通电中,V相(励磁线圈14b)为N极磁化,W相(励磁线圈14c)被磁化为S极。同样,在V-U通电中,V相被磁化为N极,U相为S极磁化。在W-U通电中,W相被磁化为N极,U相被磁化为S极。在W-V通电中,W相被磁化为N极,V相被磁化为S极。另外,通过驱动开关元件(未图示),依次反复实现U-V通电、U-W通电、V-W通电、V-U通电、W-U通电以及W-V通电,由此使转子11旋转。
此外,在马达10中,通过进行一次U-V通电,使转子11旋转15°。同样,通过进行一次U-W通电,使转子11旋转15°。因此,在U-V通电、U-W通电、V-W通电、V-U通电、W-U通电以及W-V通电的各个通电(1个通电步)中,转子11旋转15°,在6个通电步中旋转90°。另外,从外观上来看,在6个通电步的周期中,转子芯11b内的永久磁铁(未图示)中的N极以及S极的排列位置(磁化相位)复原。此外,马达10的1个通电步使与被后述的转子旋转角度传感器30(参照图1)检测出的转子11的旋转角度对应的计数值增加或减少“1”。此外,1个通电步是本发明的“单一的驱动步”的一个例子。
如图4以及图6所示,减速机构部20包括:转子11的齿轮部11c;中间齿轮21,其具有与齿轮部11c啮合的齿轮部21a;中间齿轮22,其以与中间齿轮21相同的轴心配置在下表面侧(Z2侧),并且与中间齿轮21卡合;末级齿轮23,其具有与中间齿轮22的齿轮部22a啮合的齿轮部23a。另外,轴小齿轮11a的下端部被轴承构件2支撑,由此齿轮部11c在上下方向(Z方向)上跨越齿轮室66。另外,中间齿轮21被轴承构件4能够旋转地被支撑于支撑轴67a,该支撑轴67a插入马达壳62的贯通孔62e中。另外,中间齿轮22被嵌在支撑轴67a上的大致圆筒状的轴承构件5支撑为能够旋转。另外,中间齿轮21和中间齿轮22同轴且重叠。此外,中间齿轮21以及中间齿轮22分别是本发明的“驱动侧构件”以及“从动侧构件”的一个例子。
在此,在本实施方式中,如图7以及图8所示,中间齿轮21在旋转中心部和外周部(齿轮部21a)之间设置有长径沿着周向延伸的多个(6个)长孔21e。长孔21e在周向上以相互隔开60°的间隔配置。另外,中间齿轮22具有楕圆形状的主体部22b,在主体部22b上设置有齿轮部22a,且中间齿轮22设置有从主体部22b的与齿轮部22a一侧相反的一侧的上表面(Z1侧)向上方突出的多个(2个)圆柱状的卡合凸部22e。卡合凸部22e配置在主体部22b上的长径方向的两侧的周缘部。另外,在中间齿轮22从下方朝向上方(Z1侧)与中间齿轮21相邻配置的状态下,相互间隔180°的间隔配置的各个卡合凸部22e分别插入(卡合在)中间齿轮21的对应的2个长孔21e中。此外,长孔21e以及卡合凸部22e分别是本发明的“第一卡合部”以及“第二卡合部”的一个例子。
此外,卡合凸部22e以与中间齿轮21的长孔21e之间具有规定大小(周向的长度)的摆动角度S的方式与长孔21e嵌合。即,如图8所示,允许中间齿轮21与中间齿轮22之间相对自由转动(自由旋转)在相互嵌合的卡合凸部22e与长孔21e之间产生的圆周方向上的摆动角度S(规定角度幅度)。因此,中间齿轮21和中间齿轮22不是始终一体旋转,允许传递至中间齿轮21的旋转以规定角度幅度向一个方向(箭头A方向)或另一方向(箭头B方向)相对自由转动(自由旋转)然后传递至中间齿轮22。此外,图7表示能够从中间齿轮21向中间齿轮22传递驱动力的状态,图8表示不能够从中间齿轮21向中间齿轮22传递驱动力的状态。
另外,如图6所示,中间齿轮22的齿轮部22a与扇形的末级齿轮23的齿轮部23a啮合,末级齿轮23在具有与输出轴承部26相同的转动轴C1的状态下组装为与输出轴承部26一体旋转。作为内齿轮的齿轮部23a形成在设置于末级齿轮23上的大致圆弧状的插入孔23b的沿着外周缘的内侧。齿轮部23a由比齿轮部22a直径大的齿轮形成。另外,在末级齿轮23的旋转中心位于扇形的“扇轴”的位置的嵌合孔23c中固定有输出轴承部26。减速机构部20通过中间齿轮21、中间齿轮22以及末级齿轮23,在输出轴25侧对轴小齿轮11a的旋转进行减速。
此外,减速机构部20的减速比构成为1:50。即,在转子11旋转50转(马达10为24×50=1200个通电步)时,输出轴25旋转1转。因此,在马达10中,1个通电步使转子11旋转15°,所以输出轴25旋转0.3°(=15/50)。
另外,在输出轴承部26的下端部(Z2侧)的凹部的内周形成有在轴向上延伸的多个纵槽(锯齿形)26a。另外,在输出轴25(参照图4)的上端部(Z1侧)的外周形成有沿着轴向延伸的多个纵槽部(锯齿形)25a。由此,使输出轴25的纵槽部25a在恰当的旋转角度位置与输出轴承部26的纵槽部26a嵌合,使得能够传递扭矩传递。因此,在下端部(Z2侧)固定有锁止板71的输出轴25在恰当的旋转角度位置组装在促动器单元60上。
转子旋转角度传感器30是输出与转子11的旋转量(旋转角度)对应的脉冲数的数字编码器。即,如图4所示,转子旋转角度传感器30(点划线框内)具有由霍尔IC构成的磁传感器31和检测用的磁铁32。磁传感器31安装在基板51上,磁铁32安装在转子芯11b的上表面(Z1侧)。另外,通过以与磁铁32相向的方式设置在基板51上的磁传感器31检测转子11的旋转角度(旋转位置)。另外,通过转子旋转角度传感器30检测转子11的旋转角度,来对向励磁线圈14a~14c(参照图5)的通电进行切换控制,由此恰当地控制马达10旋转。这是使脉冲数相加来检测转子11的旋转量(旋转角度)以及旋转角度的增量式的方式。
输出轴旋转角度传感器40是检测与输出轴25的输出角对应的磁力,输出与该检测出的磁力对应的模拟信号的模拟磁传感器。即,如图4所示,输出轴旋转角度传感器40(点划线框内)具有由霍尔IC构成的磁传感器41和检测用的磁铁42。磁传感器41安装在基板52上,磁铁42安装在末级齿轮23的扇形状的柄侧的端部。此外,基板52和基板51通过布线54电连接。另外,通过以与磁铁42相向的方式设置在基板52上的磁传感器41检测末级齿轮23的旋转角度(输出轴25的旋转位置)。此外,输出轴25的旋转位置(输出角)被检测作为连续的电压值。
在本实施方式中,通过上述的结构,促动器单元60具有以下的功能。
具体地说,通过在中间齿轮21与中间齿轮22之间设置规定量的摆动角度S(参照图7),中间齿轮21和中间齿轮22在卡合状态下能够相对旋转摆动角度S的角度。另外,基于因规定量的摆动角度S而产生的马达10侧的旋转角度与锁止板71侧的旋转角度之间的差异,来学习锁止簧72的辊部73嵌入的谷部81~84各自的谷底V的位置(参照图3)。另外,按照对P位置、R位置、N位置以及D位置的各个谷底V的位置的学习结果,对促动器单元60的转动控制进行设定。
更详细地说,在锁止簧72的辊部73从谷部81~84的某个谷的上部(斜面部)朝向谷底V时,锁止板71以及中间齿轮22借助锁止簧72以使辊部73落入谷部81~84中的某个谷部的谷底V的方式作用的力(图3所示的锁止簧72的作用力F)摆动,由此,在中间齿轮21转动之前,中间齿轮22摆动(转动)规定量的摆动角度S的角度。另外,基于特定状态下的锁止板71侧的旋转角度(旋转角度变化)与特定时刻的马达10侧的旋转角度(旋转角度变化)之间的差异,来学习谷部81~84各自的谷底V的位置,所述特定状态指,在锁止簧72落入谷部81~84中的某个谷部的谷底V而锁止板71停止摆动的状态,所述特点时刻指,中间齿轮21追随转动规定量的摆动角度S的角度的时刻。此外,作用力F是本发明的“定位构件进行作用来落入谷部的谷底的力”的一个例子。
此时,基于因规定量的摆动角度S而产生的由转子旋转角度传感器30检测的转子11的旋转角度(旋转角度变化)和由输出轴旋转角度传感器40检测的锁止板71(末级齿轮23)的旋转角度(旋转角度变化)之间的差异,学习谷部81~84的谷底V的位置。
另外,在本实施方式中,在P位置、R位置、N位置以及D位置的各个挡位,学习对应的谷部81(82~84)的谷底V的位置,并对促动器单元60的转动控制进行设定。具体地说,如图9所示,在学习与N位置对应的谷部83的谷底V的位置后,按照与R位置对应的谷部82的谷底V的位置、与P位置对应的谷部81的谷底V的位置以及与D位置对应的谷部84的谷底V的位置的顺序,依次学习所有的谷底V的位置。另外,将上述的谷底V的位置设定为换挡装置100(ECU50)的控制设定值。此外,作为对谷底V的位置的学习时机,优选在组装了换挡装置100的车辆110出厂时学习。另外,可以在车辆110的售后服务时等在服务工厂进行。
接着,参照图1~图3以及图7~图11,对锁止簧72的辊部73所嵌入的谷部81(82~84)的谷底V的位置的学习方法进行详细说明。以下,作为一个例子,说明ECU50(参照图1)侧学习(掌握)锁止簧72(参照图2)的辊部73嵌入的锁止板71上的与D位置对应的谷部84(参照图3)的谷底V的正确位置。此外,谷底V的正确位置指,被ECU50侧掌握,用于决定辊部73正确位于谷底V时的马达10的控制上的计数值。此外,在图10以及图11中,仅在中间齿轮21上图示了与卡合凸部22e卡合的2个长孔21e,其他为了方便而省略。
首先,如图9所示,辊部73位于与N位置(挡位)对应的谷部83。另外,在规定的时机,执行ECU50(参照图1)侧对与D位置对应的谷部84的谷底V的正确位置进行学习的动作。
此时,首先,如图10所示,通过驱动马达10(参照图1),通过减速机构部20(参照图1)使锁止板71向箭头A方向转动。此时,中间齿轮21的长孔21e的一端部以能够将驱动力传递至中间齿轮22的卡合凸部22e的方式与中间齿轮22的卡合凸部22e卡合,因此马达10的驱动力经由齿轮部11c、中间齿轮21、中间齿轮22以及末级齿轮23(参照图4)传递至输出轴25(参照图2)。由此,锁止板71向箭头A方向转动,且辊部73在谷部83(N位置)的谷部84(D位置)侧的斜面移动朝向山部85攀登。此时,与被转子旋转角度传感器30(参照图1)检测的转子11的旋转角度对应的计数值逐一递减,例如变为“21”、“20”、“19”、“18”、“17”。伴随于此,与被输出轴旋转角度传感器40(参照图1)检测的输出轴25的旋转角度对应的电平以恒定的比例减小。另外,此状态下中间齿轮21以及22的卡合状态对应于图7的状态。
然后,在辊部73越过谷部83(N位置)与谷部84(D位置)之间的边界即山部85后,在马达10(中间齿轮21)动作之前,锁止板71向箭头A方向自然转动。即,锁止板71通过辊部73始终向谷部84施力,因此借助该作用力F(参照图3),锁止板71在马达10动作之前,在长孔21e的摆动角度S的大小的范围内向箭头A方向转动。然后,辊部73向谷部84的谷底V下落。此时,与转子11的旋转角度对应的计数值以相同的单位(一个计数)减小为“16”、“15”,另一方面,与输出轴25的旋转角度对应的电平,随着辊部73向谷底V下落(吸入)而急剧减小。另外,该状态被ECU50侧掌握。
然后,在辊部73完全嵌入谷部84的谷底V的状态下,无论中间齿轮21是否与转子11的旋转一起转动,在长孔21e的内部卡合凸部22e利用(隔着)摆动角度S卡合而不能够传递驱动力,因此中间齿轮22不转动。即,长孔21e相对于静止于谷底V的卡合凸部22e仅向一个方向(箭头A方向)转动。另外,此状态下的中间齿轮21以及22的卡合状态对应于图8的状态。此时,与转子11的旋转角度对应的计数值以同一单位(一个计数)减小为“15”、“14”、“13”~“5”,另一方面,由于辊部73维持落入(吸入)谷底V的状态,所以与输出轴25的旋转角度对应的电平维持恒定值(平坦性)。另外,相对于马达10侧的旋转角度变化(转子旋转角度传感器30检测到的计数值向“5”~“15”变化),锁止板71侧的旋转角度不变化的状态(输出轴旋转角度传感器40检测到的电平为平坦状几乎不变化的状态)被ECU50侧掌握。另外,此状态被识别为“第一次”。
然后,长孔21e向箭头A方向转动10个计数量,由此长孔21e的一端部追上中间齿轮22的卡合凸部22e,长孔21e与卡合凸部22e卡合而能够再次传递驱动力。此状态下的中间齿轮21以及22的卡合状态对应于图7的状态。然后,锁止板71被马达10驱动向箭头A方向转动,并且辊部73开始攀登谷部84(D位置)的与谷部83(N位置)相反的一侧(B侧)的斜面。此时,与转子11的旋转角度对应的计数值减少为“4”、“3”、“2”。另外,与输出轴25的旋转角度对应的电平以恒定的比例减小。
在此状态被ECU50侧掌握时,马达10的旋转方向反转。另外,在马达10刚向相反方向旋转之后,在马达10(中间齿轮21)转动之前,锁止板71向箭头B方向自然转动。即,锁止板71始终通过辊部73向谷部84施力,所以借助该作用力F,锁止板71在马达10转动之前,在长孔21e的摆动角度S的大小的范围内向箭头B方向转动。然后,辊部73再次落入谷部84的谷底V。此时,与转子11的旋转角度对应的计数值逐一增加为“3”、“4”。伴随于此,与输出轴25的旋转角度对应的电平也以恒定的比例增加。另外,此状态被ECU50侧掌握。
另外,在辊部73完全嵌入谷部84的谷底V的状态下,无论中间齿轮21是否与转子11的旋转一起转动,在长孔21e的内部,卡合凸部22e利用(隔着)摆动角度S卡合而不能够传递驱动力,所以中间齿轮22不转动。即,长孔21e相对于在谷底V静止的卡合凸部22e仅向另一方向(箭头B方向)转动。另外,此状态下的中间齿轮21以及22的卡合状态对应于图8的状态。此时,与转子11的旋转角度对应的计数值以相同的单位(1个计数)增加为“5”、“6”、“7”~“15”,另一方面,由于辊部73维持落入(吸入)谷底V的状态,所以与输出轴25的旋转角度对应的电平维持为恒定值(平坦性)。另外,相对于马达10侧的旋转角度变化(转子旋转角度传感器30检测到的计数值向“5”~“15”变化),锁止板71侧的旋转角度不变化的状态(输出轴旋转角度传感器40检测到的电平为平坦状几乎不变化的状态)被ECU50侧掌握。另外,此状态被识别为“第二次”。
另外,如图11所示,长孔21e向箭头B方向转动10个计数量,长孔21e的另一端部追上中间齿轮22的卡合凸部22e,长孔21e的另一端与卡合凸部22e卡合,能够再次传递驱动力。此状态下的中间齿轮21以及22的卡合状态对应于图7的状态。另外,锁止板71被马达10驱动向箭头B方向转动,并且辊部73开始攀登谷部84(D位置)的谷部83(N位置)侧(A侧)的斜面。此时,与转子11的旋转角度对应的计数值向“16”、“17”、“18”增加。另外,与输出轴25的旋转角度对应的电平缓缓增加。
在此状态被ECU50侧掌握时,马达10的旋转方向再次反转。另外,在马达10刚向相反方向旋转后,在马达10(中间齿轮21)转动之前,锁止板71向箭头A方向自然转动。即,锁止板71由于始终通过辊部73向谷部84施力,所以借助该作用力F(参照图3),锁止板71在马达10转动之前,在长孔21e的摆动角度S的大小的范围内向箭头A方向转动。之后,辊部73再次落入谷部84的谷底V。此时,与转子11的旋转角度对应的计数值逐一减少,变为“17”、“16”。伴随于此,与输出轴25的旋转角度对应的电平也缓缓减少。另外,此状态被ECU50侧掌握。
另外,在辊部73完全嵌入谷部84的谷底V的状态下,无论中间齿轮21是否与转子11的旋转一起转动,在长孔21e的内部,卡合凸部22e利用(隔着)摆动角度S进行卡合而不能够传递驱动力,因此中间齿轮22不转动。即,长孔21e仅能相对于静止的卡合凸部22e向一个方向(箭头A方向)转动。另外,此状态下的中间齿轮21以及22的卡合状态对应于图8的状态。此时,与转子11的旋转角度对应的计数值以相同的单位(1个计数)减少为“15”、“14”、“13”~“5”,另一方面,由于辊部73维持落入(吸入)谷底V的状态,所以与输出轴25的旋转角度对应的电平维持为恒定值(平坦性)。另外,相对于马达10侧的旋转角度变化(转子旋转角度传感器30检测到的计数值向“5”~“15”变化),锁止板71侧的旋转角度不变化的状态(输出轴旋转角度传感器40检测到的电平为平坦状几乎不变化的状态)被ECU50侧掌握。另外,此状态被识别为“第三次”。
然后,长孔21e向箭头A方向转动10个计数量,长孔21e的一端部追上中间齿轮22的卡合凸部22e与卡合凸部22e卡合,能够再次传递驱动力。此状态下的中间齿轮21以及22的卡合状态对应于图7的状态。另外,锁止板71通过马达10的驱动向箭头A方向转动,并且辊部73开始攀登谷部84(D位置)的与谷部83(N位置)相反的一侧(B侧)的斜面。此时,与转子11的旋转角度对应的计数值减小为“4”、“3”、“2”。另外,与输出轴25的旋转角度对应的电平缓缓减少。
在此状态被ECU50侧掌握时,马达10的旋转方向反转。另外,在马达10刚向相反方向旋转后,锁止板71在马达10(中间齿轮21)转动之前向箭头B方向自然转动。即,由于锁止板71始终通过辊部73向谷部84施力,所以借助该作用力F,锁止板71在马达10转动之前,在长孔21e的摆动角度S的大小的范围内向箭头B方向转动。然后,辊部73再次落入谷部84的谷底V。此时,与转子11的旋转角度对应的计数值逐一增加,变为“3”、“4”。伴随于此,与输出轴25的旋转角度对应的电平也缓缓增加。另外,此状态被ECU50侧掌握。
然后,在辊部73完全嵌入谷部84的谷底V的状态下,无论中间齿轮21是否与转子11的旋转一起转动,在长孔21e的内部,卡合凸部22e利用(隔着)摆动角度S进行卡合而不能够传递驱动力,因此中间齿轮22不转动。即,长孔21e仅能相对于静止的卡合凸部22e向另一方向(箭头B方向)转动。另外,此状态下的中间齿轮21以及22的卡合状态对应于图8的状态。此时,与转子11的旋转角度对应的计数值以相同单位(1个计数)增加为“5”、“6”、“7”~“15”,另一方面,由于辊部73维持落入(吸入)谷底V的状态,所以与输出轴25的旋转角度对应的电平维持恒定值(平坦性)。另外,相对于马达10侧的旋转角度变化(转子旋转角度传感器30检测到的计数值变化为“5”~“15”),锁止板71侧的旋转角度不变化的状态(输出轴旋转角度传感器40检测到的电平为平坦状几乎不变化的状态)被ECU50侧掌握。另外,此状态被识别为“第四次”。
由此,在本实施方式中,参照除了“第一次”之外的“第二次”、“第三次”以及“第四次”的识别结果,判断处于辊部73完全嵌入谷部84的谷底V的状态且中间齿轮21在中间齿轮22中实际不转动的区间内的转子旋转角度传感器30检测到的计数值在“5”~“15”的范围内。另外,判断与“5”~“15”的中间的计数值即“10”对应的转子11的旋转位置为锁止板71准确地定位在D位置的谷底V的状态。
在该例中,通过利用在中间齿轮21与中间齿轮22之间设置的规定量的摆动角度S,使中间齿轮21在正反方向(箭头A方向以及箭头B方向)上转动4次(2个往返)。另外,基于除了“第一次”之外的“第二次”、“第三次”以及“第四次”中的各个转动方向上的马达10侧的旋转角度(旋转角度变化)与锁止板71侧的旋转角度(旋转角度变化)之间的差异的测量结果,学习与D位置对应的谷部84的谷底V的位置。
此外,对于与P位置对应的谷部81、与R位置对应的谷部82以及与N位置对应的谷部83,以与上述说明的与D位置对应的谷部84的谷底V的学习方法相同的方法学习各个谷底V的位置。在图9中,在学习N位置、R位置以及P位置时,分别在使中间齿轮22摆动1.5个往复,并且基于除了“第一次”以外的“第二次”以及“第三次”的马达10侧的旋转角度与锁止板71侧的旋转角度之间的差异的测量结果,学习与各个挡位对应的谷部83、82以及81的谷底V的位置。
另外,作为转子旋转角度传感器30使用磁场角度检测式的传感器。因此,具有因安装在末级齿轮23的扇形的柄侧的端部上的磁铁42的磁场角度而马达10的漏磁通的影响程度发生变化的特性。但是,在6个通电步周期中,磁传感器31与磁铁32的位置相同。
因此,在本实施方式中,将规定量的摆动角度S的下限值设定为与6个通电步对应的马达10侧的旋转角度以上(以末级齿轮23的旋转角度作为基准,在1.8°(=0.3×6)以上)。由此,通过将与当前的计数值对应的电压值(被输出轴旋转角度传感器40检测的与输出轴25的旋转角度对应的电平)和与当前之前的6个通电步的计数值对应的电压值(被输出轴旋转角度传感器40检测的与输出轴25的旋转角度对应的电平)进行比较,能够忽略漏磁通的影响程度,从而设法去除因马达漏磁通引起的对电压值的干扰。
另外,就当前与6个通电步前之间的比较而言,优选分别比较连续的3个通电步(3个计数)。例如,在图10的第二次的学习过程中,比较与计数值“10”对应的电平和与从“10”向前数6次的计数值“5”对应的电平。另外,将与计数值“11”对应的电平和与从“11”向前数6次的计数值“6”对应的电平进行比较。还对与计数值“12”对应的电平和与从“12”向前数6次的计数值“7”对应的电平进行比较。另外,为了以防万一,判断即使前进1个计数量,输出轴旋转角度传感器40的电平是否还存在平坦性。因此,优选摆动角度S的大小(转动角度)换算为计数值为与10个计数(=6+3+1)以上的计数值对应的角度以上(以末级齿轮23的旋转角度作为基准在3°(=0.3×10)以上)。由此,即使因马达10被驱动时的漏磁通而产生干扰的情况下,由于对每6个通电步变为相同相位的状态的锁止板71侧的旋转角度彼此进行比较,所以不论是否产生干扰都能够正确地捕捉锁止板71侧的旋转角度的变化(被输出轴旋转角度传感器40检测的与输出轴25的旋转角度对应的电平)。
另外,若摆动角度S的大小(中间齿轮22相对于中间齿轮21能够自由转动的角度范围:长孔21e的长径)过大也不理想。即,在本实施方式中,规定量的摆动角度S的上限值被设定为小于与谷部81~84中的特定谷部对应的锁止板71侧的旋转角度,该特定谷部是具有从谷部的谷底V至将相互相邻的谷部隔开的山部85的顶部为止的最小转动距离的谷部。
即,设定为小于与如下的从1个谷部至将相邻的谷部隔开的山部85的顶部为止的转动距离中的最小值相对应的锁止板71侧的旋转角度(末级齿轮23或输出轴25的旋转角度),即,在图3中,谷部81的谷底V至谷部82侧的山部85的顶部为止的锁止板71的转动距离(末级齿轮23或输出轴25的旋转角度);谷部82的谷底V至谷部81侧的山部85的顶部为止的锁止板71的转动距离(末级齿轮23或输出轴25的旋转角度);谷部82的谷底V至谷部83侧的山部85的顶部为止的锁止板71的转动距离(末级齿轮23或输出轴25的旋转角度);谷部83的谷底V至谷部82侧的山部85的顶部为止的锁止板71的转动距离(末级齿轮23或输出轴25的旋转角度)等。由此,例如,防止因过大的摆动角度S引起中间齿轮22正反转动而锁止簧72的辊部73越过作为学习目标的谷部83误移动至相邻的谷部84或谷部82。这样,针对摆动角度S的大小(中间齿轮22能够相对于中间齿轮21自由转动的角度范围:长孔21e的长径)设定上述的恰当的下限值以及上限值。本实施方式中的换挡装置100如上构成。
在本实施方式中,能够得到以下的效果。
在本实施方式中,如上所述,通过在中间齿轮21与中间齿轮22之间设定规定量的摆动角度S,能够使中间齿轮21与中间齿轮22在卡合状态下相对旋转规定量的摆动角度S的大小。另外,ECU50构成为,基于因规定量的摆动角度S产生的马达10侧的旋转角度(旋转角度变化)与锁止板71侧的旋转角度(旋转角度变化)之间的差异,对锁止簧72的辊部73所嵌入的谷部81(82~84)的谷底V的位置进行学习。由此,能够利用锁止簧72的辊部73向嵌入谷部81(82~84)的方向按下锁止板71的作用力F,使中间齿轮22转动(摆动)在中间齿轮21与中间齿轮22之间特意设定的规定量的摆动角度S(游隙)的长度,使辊部73移动至谷部81(82~84)的谷底V。因此,能够在不对马达10侧或锁止簧72侧施加过度的负荷(外力)的情况下,对辊部73所嵌入的谷部81(82~84)的谷底V的位置进行学习。另外,通过对辊部73实际嵌入的谷部81(82~84)的谷底V的位置进行学习,在具有制造误差等个体差异的换挡装置100中,能够分别单独地掌握谷部81(82~84)的谷底V的位置。其结果,能够抑制马达10、锁止板71以及辊部73的耐久性降低,且能够抑制挡位的定位精度降低。
另外,在本实施方式中,中间齿轮21具有长孔21e,中间齿轮22具有以规定量的摆动角度S与长孔21e卡合并且被传递来自中间齿轮21的驱动力的卡合凸部22e。另外,借助在锁止簧72的辊部73从谷部81~84的上部朝向谷底V时锁止簧72的辊部73以向谷部81~84的谷底V下落的方式作用的力,使锁止板71以及中间齿轮22摆动,由此中间齿轮22在中间齿轮21的转动之前摆动规定量的摆动角度S的长度。另外,ECU50构成为,基于锁止簧72的辊部73落入谷部81~84的谷底V而锁止板71停止摆动的状态下的锁止板71侧的旋转角度与中间齿轮21随后转动规定量的摆动角度S的长度时的马达10侧的旋转角度之间的差异,学习谷部81~84的谷底V的位置。由此,能够恰当地利用在规定量的摆动角度S的范围内能够相互移动地卡合的长孔21e以及卡合凸部22e的相对位置关系,借助锁止簧72的辊部73以落入锁止板71的谷部81(82~84)的谷底V的方式作用的力(作用力F)使辊部73先落入谷底V,静止在该位置。另外,能够掌握在辊部73向谷部81(82~84)的谷底V的移动动作结束而锁止板71以及中间齿轮22停止摆动的状态下,使中间齿轮21随后转动规定量的摆动角度S的长度与中间齿轮22卡合而能够向中间齿轮22传递驱动力为止(消除规定量的摆动角度S为止)的马达10侧的正确的旋转角度范围。结果,能够可靠地学习锁止板71上的谷部81(82~84)的谷底V的位置,并且能够确切地将学习结果反应于换挡装置100的控制设定值。
另外,在本实施方式中,具有对马达10的转子11的旋转角度进行检测的转子旋转角度传感器30和对锁止板71的旋转角度进行检测的输出轴旋转角度传感器40。另外,ECU50构成为,基于被转子旋转角度传感器30检测的因规定量的摆动角度S而产生的转子11的旋转角度与被输出轴旋转角度传感器40检测的锁止板71的旋转角度之间的差异,学习谷部81~84的谷底V位置。由此,能够利用转子旋转角度传感器30和输出轴旋转角度传感器40高精度地决定与锁止板71上的谷部81(82~84)的谷底V的位置对应的转子11的旋转角度(计数值)。另外,基于转子10的旋转角度与锁止板71的旋转角度的差异学习谷部81(82~84)的谷底V的位置,因此在利用转子旋转角度传感器30和输出轴旋转角度传感器40决定的谷底V的位置(学习结果)上,不仅考虑了特意设定的规定量的摆动角度S,还考虑了马达10与锁止板71之间的减速机构部20上的制造时的组装误差或机械动作上的误差(中间齿轮22与末级齿轮23之间的齿隙)。结果,能够将挡位的定位精度维持得高。
另外,在本实施方式中,由N极磁铁以及S极磁铁围绕轴小齿轮11a交替配置的转子11构成马达10。另外,马达10构成为,转子11以每6个通电步,围绕轴小齿轮11a的N极磁铁以及S极磁铁的配置变为同一相位状态的方式旋转。另外,将摆动角度S的大小设定为:在与6个通电步对应的马达10侧的旋转角度以上,且小于与谷部81~84中的特定谷部对应的锁止板71侧的旋转角度,该特定谷部是在从谷部的谷底至将相互相邻的谷部隔开的山部的顶部为止具有最小转动距离的谷部。另外,ECU50构成为,基于对与彼此隔开6个通电步的转子11的旋转角度分别对应的锁止板71侧的旋转角度彼此进行比较的结果,判定是否处于锁止簧72的辊部73利用规定量的摆动角度S嵌入谷部81(82~84)的谷底V的状态。由此,即使在由于马达10在驱动时漏磁通而产生干扰时,也能够对每6个通电步处于同一相位的状态下的锁止板71侧的旋转角度彼此进行比较,由此不论是否产生干扰都能够准确地获得锁止板71侧的旋转角度的变化。因此,能够抑制由于产生干扰而对是否为锁止簧72的辊部73嵌入谷部81(82~84)的谷底V的状态进行判断的判定精度降低。另外,将规定量的摆动角度S的大小设定小于与谷部81~84中的特定谷部对应的锁止板71侧的旋转角度,该特定谷部是从谷部的谷底至将彼此相邻的谷部隔开的山部85的顶部为止具有最小转动距离的谷部,由此能够防止中间齿轮22越过作为学习目标的谷部进行转动(摆动)而锁止簧72的辊部73误移动至相邻的谷部的情况。
另外,在本实施方式中,马达10使用三相马达,该三相马达针对设置在定子12上的各个U相励磁线圈14a、V相励磁线圈14b以及W相励磁线圈14c,以U-V通电、U-W通电、V-W通电、V-U通电、W-U通电以及W-V通电的顺序依次切换与1个通电步对应的一相通电状态,由此使转子11以与1个通电步对应的15°的单位进行旋转。由此,利用将永久磁铁组装在转子11的表面的表面磁铁型(SPM)的三相马达,能够易于使换挡装置100(促动器单元60)小型化。即使使用了小型化的三相马达,也能够顺利对谷部81~84的谷底V的位置进行学习。而且,利用具有强力的扭矩特性的三相马达,能够可靠地进行通常的换挡切换动作。这样,作为换挡装置100的促动器,使用应用如下的旋转控制方式的三相马达非常有用,该控制方式为,对励磁线圈14a~14c依次切换与单一的驱动步对应的一相通电状态。
此外,应该考虑到本次公开的实施方式的所有方面为例示,不是限制性的。本发明的范围不由上述的实施方式的说明表示而由权利要求书表示,而且包括与权利要求书等同的意思以及范围内的所有变更。
例如,在上述实施方式中,示出了在中间齿轮21上设置长孔21e并且在中间齿轮22上设置与长孔21e卡合的卡合凸部22e的例子,但是本发明不限于此。例如,可以在中间齿轮21设置卡合凸部且在中间齿轮22设置长孔。另外,本发明的第一卡合部不仅可以是贯通的长孔21e,而且可以在厚度方向上不贯通中间齿轮21的具有底部的凹状的凸轮槽那样的形状。
另外,在上述实施方式中,示出了在两处使中间齿轮21的长孔21e与中间齿轮22的卡合凸部22e卡合的例子,但是本发明不限于此。即,中间齿轮21与中间齿轮22的卡合位置可以为上述2处以外。可以为1处,也可以为3处。
另外,在上述实施方式中,示出在中间齿轮21与中间齿轮22之间设置规定量的摆动角度S的例子,但是本发明不限于此。例如,可以在中间齿轮22与末级齿轮23之间设置规定量的摆动角度S,来学习谷部81(82~84)的谷底V的位置。此时,中间齿轮22对应于本发明的“驱动侧构件”,末级齿轮23对应于本发明的“从动侧构件”。
另外,在上述实施方式中,示出了以锁止板71的N位置为出发点,按照R位置、P位置以及D位置的顺序使锁止板71依次转动,来学习谷部81(82~84)的谷底V的位置的例子,但是本发明不限于此。可以以N位置以外的挡位位置为出发点,使锁止板71依次转动来学习各个挡位位置的谷底V的位置。另外,可以不针对4个挡位位置依次学习谷底位置,而针对特定的挡位位置学习谷底位置。
另外,在上述实施方式中,示出了马达10使用将永久磁铁组装在转子11的表面的表面磁铁型(SPM)的三相马达的例子,但是本发明不限于此。例如,可以利用将永久磁铁以等角度间隔(例如45°间隔)切换磁极的极性(N极以及S极)的方式埋入转子11中的埋込磁铁型(IPM)的马达。另外,作为本发明的“促动器可以使用步进马达。
另外,在上述实施方式中,示出了本发明的换挡装置应用于汽车(车辆110)用的换挡装置的例子,但是本发明不限于此。本发明的换挡装置例如可以应用于飞机、船舶等汽车以外的换挡装置。
Claims (5)
1.一种换挡装置,安装在车辆上,其特征在于,
具有:
挡位切换构件,具有与挡位对应的多个谷部,
定位构件,在嵌入所述挡位切换构件的多个谷部中的某个谷部中的状态下,使所述挡位成立,
促动器,用于驱动所述挡位切换构件,
驱动力传递机构,具有设置在所述促动器侧的驱动侧构件和设置在所述挡位切换构件侧且伴随所述驱动侧构件的转动而转动的从动侧构件,该驱动力传递机构从所述促动器侧传递驱动力,使所述挡位切换构件转动;
通过在所述驱动侧构件和所述从动侧构件之间设置规定量的摆动角度,使所述驱动侧构件和所述从动侧构件能够在卡合状态下相对旋转所述规定量的摆动角度,并且基于因所述规定量的摆动角度产生的所述促动器侧的旋转角度与所述挡位切换构件侧的旋转角度之间的差异,学习所述定位构件所嵌入的所述谷部的谷底位置。
2.根据权利要求1所述的换挡装置,其特征在于,
所述驱动侧构件具有第一卡合部,
所述从动侧构件具有第二卡合部,该第二卡合部能够以与所述第一卡合部之间具有所述规定量的摆动角度的方式与所述第一卡合部卡合,并且该第二卡合部传递来自所述驱动侧构件的驱动力,
在所述定位构件从所述谷部的上部朝向谷底时,所述挡位切换构件以及所述从动侧构件借助所述定位构件以向所述谷部的谷底落入的方式作用的力摆动,由此在所述驱动侧构件转动之前,所述从动侧构件摆动所述规定量的摆动角度,
基于所述定位构件落入所述谷部的谷底而所述挡位切换构件停止摆动的状态下的所述挡位切换构件侧的旋转角度与所述驱动侧构件追随摆动所述规定量的摆动角度时的所述促动器侧的旋转角度之间的差异,学习所述谷部的谷底位置。
3.根据权利要求1或2所述的换挡装置,其特征在于,
所述促动器是具有转子和定子的马达,
所述换挡装置还具有:
转子旋转角度传感器,检测所述转子的旋转角度,
输出轴旋转角度传感器,检测所述挡位切换构件的旋转角度;
基于因所述规定量的摆动角度而产生的被所述转子旋转角度传感器检测的所述转子的旋转角度与被所述输出轴旋转角度传感器检测的所述挡位切换构件的旋转角度之间的差异,学习所述谷部的谷底位置。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的换挡装置,其特征在于,
所述促动器是具有N极磁铁以及S极磁铁围绕旋转轴交替配置的转子和与所述转子隔开间隙相向配置的定子的马达,
所述马达的所述转子以每规定的驱动步数,围绕所述旋转轴的N极磁铁以及S极磁铁的配置为同一相位状态的方式旋转,
所述规定量的摆动角度的大小,在与所述规定的驱动步数对应的所述马达侧的旋转角度以上,且小于与所述多个谷部中的特定谷部对应的所述挡位切换构件侧的旋转角度,该特定谷部为,具有从所述谷部的谷底至将彼此相邻的所述谷部隔开的山部的顶部为止的最小转动距离的谷部,
基于对与相互隔开所述规定的驱动步数的所述转子的旋转角度分别对应的所述挡位切换构件侧的旋转角度彼此进行比较的结果,判定是否处于所述定位构件利用所述规定量的摆动角度嵌入所述谷部的谷底的状态。
5.根据权利要求4所述的换挡装置,其特征在于,所述马达是三相马达,所述三相马达针对设置在所述定子上的励磁线圈依次切换与单一的驱动步对应的一相通电状态,来使所述转子旋转与所述单一的驱动步对应的角度单位。
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