专利名称：车辆档位切换装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及装备有通过电信号设定由驾驶人员通过变速杆选择的行驶档位(例如，P、R、N、D)的所谓线换档系统的车辆档位切换装置。
背景技术：
例如，具有自动变速器的车辆的行驶档位一般是驾驶人员通过操作变速杆来移动手动阀、从而切换油路来进行设定的。此时，驾驶人员所选择的行驶档位不是通过机械式线或杆、而是通过电信号进行设定的方式即为人们所知的线换档(SBW)系统(例如参照专利文献1)。
例如，已经公开的有专利文献2中的采用进给丝杆装置的线换档(SBW)系统和专利文献3中的采用涡轮的线换档(SBW)系统。
众所周知，专利文献2所公开的进给丝杆装置本身能够达到大的减速比和高的位置精度。
另一方面，专利文献3所公开的涡轮能够简单地获得大的减速比。
专利文献1特开平7-310820号公报专利文献2特开2002-310295号公报专利文献3美国专利第4843901号说明书但是，上述专利文献2中，马达2的旋转通过作为变速机构的进给丝杆装置4直接使控制阀1的芯杆11前后移动。即，丝杆部件42与芯杆11串联配置在同一轴上，沿轴方向移动丝杆部件42并使其顶端直接推拉芯杆11的顶端。这样，作为装置，必须确保丝杆部件42的长度再加上芯杆11的长度、还要加上丝杆部件42的轴方向的进退移位量(与芯杆11的轴方向的进退移位量相同)的尺寸，结果装置出现大型化，设置位置受到限制，从而降低了设计的自由度。
另外，专利文献2中，丝杆部件42的旋转定位通过与驻车装置5连接的杆51来进行，因此必须提高杆51的耐久性。另外，由于螺母部件41的旋转引起的振动通过丝杆部件42直接传送到驻车装置5以及控制阀1的芯杆11，从而降低了控制阀1的耐久性。另外，由于通过同一丝杆部件42驱动需要不同的压力的杆51和控制阀1的芯杆11，因此丝杆部件42上可能产生扭转。此时，螺母部件41内的滚珠可能出现局部接触的情况，从而不能平滑地驱动螺母部件41，降低了效率。
另一方面，专利文献3中，通常由于涡轮的齿轮相互之间的接触阻力大，与滚珠丝杠相比，马达需要给于很大的力以使其旋转，而且反向驱动时需要更大的力、例如需要马达输出很大的转矩。因此，例如当马达或涡轮出现故障、不能切换行驶档位时，专利文献3则能够进行强制切换行驶档位的手动分离，而且为了能够利用较小的力来进行手动分离，采用机械方法将涡轮从其它的齿轮分离开来。
但是，此时由于是在利用机械方法将齿轮分离开来之后，进行手动分离，因此不能进行简单的手动分离。另外，由于需要机械分离机构，所以产生档位切换装置大型化、成本高昂等问题。另外，由于采用齿轮传动转矩，所以不能简单进行手动分离，手动分离的设置位置和方法受到限制。另外，与涡轮啮合的齿轮被分离后，由于需要再次使齿轮相互啮合，因此会造成齿轮损伤，降低装置的耐久性。特别是只分离涡轮时，必须调整与涡轮啮合的齿轮的啮合状态。
发明内容
本发明的第1目的在于提供一种能够防止装置的大型化、提高设计的自由度的档位切换装置。
另外，本发明的第2目的在于通过进一步设置止转机构、提供一种变速机构的动作平滑且高效的档位切换装置。
另外，本发明的第3目的在于还提供一种能够简单地进行手动分离的档位切换装置。
本发明之1(例如参照图1、图8)作为根据电信号S1对档位切换部件7、73进行切换、以便驾驶人员将车辆的行驶档位变成从多个行驶档位中选择的规定的行驶档位的车辆档位切换装置1、68，其特征在于具有通过驾驶人员选择行驶档位的档位选择机构2、
根据来自上述档位选择机构2的信号受到控制的马达4、将上述马达4的旋转运动变换成直线运动的变换机构5、和将利用上述变换机构5变换的直线运动变换成摆动运动的中间部件150，上述档位切换部件7能够在与上述多个行驶档位相对应的多个切换区域a、c、e、g、h、j中移动，同时能够根据上述中间部件150的摆动运动切换到规定的切换区域。
本发明之2(例如参照图1、图8)作为本发明之1所述的车辆档位切换装置1、68、140，其特征在于上述中间部件150设置在上述档位切换部件7与上述变换机构5之间，上述档位切换部件7根据上述马达4的旋转运动、通过上述中间部件150配置在多个切换区域a、c、e、g、h、j中的规定的切换区域内，从而能够进行切换。
本发明之3(例如参照图1、图8、图23、图24)作为本发明之2所述的车辆档位切换装置1、68、140，其特征在于上述中间部件150具有将利用上述变换机构5所变换的直线运动变换成摆动的臂部件6、101、101E。
本发明之4(参照图1、图8)作为本发明之3所述的车辆档位切换装置1、68，其特征在于具有通过中间部件150将上述档位切换部件7保持在上述多个切换区域a、c、e、g、h、j中的规定的切换区域内的棘爪机构9。
本发明之5(参照图1、图8、图23、图24)作为本发明之4所述的车辆档位切换装置1、68、140，其特征在于上述棘爪机构9具有与上述臂部件一体化构成的棘爪部件40，上述臂部件将上述变换机构5的直线运动变换成摆动运动并传送到上述棘爪部件40。
本发明之6(例如参照图1、图8、图23)作为本发明之5所述的车辆档位切换装置1、68，其特征在于上述档位切换部件7、73与上述棘爪部件40连接在一起。
本发明之7(例如参照图24)作为本发明之5所述的车辆档位切换装置140，其特征在于上述档位切换部件7与上述臂部件(101E)连接在一起。
本发明之8(例如参照图24)作为本发明之7所述的车辆档位切换装置140，其特征在于利用上述变换机构5变换的直线运动的方向与上述档位切换部件7的移动方向不同。
本发明之9(例如参照图1、图8)作为本发明之4至8中任一项所述的车辆档位切换装置1、68，其特征在于上述变换机构5能够在旋转运动和直线运动之间进行双向变换，同时利用根据来自上述档位选择机构2的电信号所控制的上述马达4的旋转，使上述档位切换部件7移动到上述多个切换区域a、c、e、g、h、j中的规定的切换区域内，上述棘爪机构9再将移动到上述规定的切换区域a、c、e、g、h、j中的上述档位切换部件7定位在规定位置上并进行保持。
本发明之10(例如参照图1、图23、图24)作为本发明之9所述的车辆档位切换装置1、140，其特征在于上述档位切换部件7为手动阀7，上述中间部件150通过将上述马达4的旋转运动变换成用于滑动上述手动阀7的直线运动、并将上述手动阀7配置到上述多个切换区域a、c、e、g、h、j中的规定的切换区域内而进行切换。
本发明之11(例如参照图2、图5)作为本发明之1至10中任一项所述的车辆档位切换装置1、50、68，其特征在于具有安装上述马达4的壳体部件10和探测上述档位切换部件7的位置的位置探测机构8，上述壳体部件10内收容有根据上述位置探测机构8的输出控制上述马达4的第1控制机构3、与控制变速器的第2控制机构18中的至少一个。
本发明之12(例如参照图1、图2、图5、图6、图8、图23)作为本发明之11所述的车辆档位切换装置1、50、68，其特征在于上述位置探测机构8被收容在上述壳体部件10内。
本发明之13(例如参照图5)作为本发明之11或12所述的车辆档位切换装置50，其特征在于上述第1、第2控制机构3、18被配置在上下2层。
本发明之14(例如参照图3)作为本发明之11或12所述的车辆档位切换装置1，其特征在于上述第1、第2控制机构3、18被配置在同一台座17上。
本发明之15(例如参照图1、图23、图24)作为本发明之11至14中任一项所述的车辆档位切换装置1、140，其特征在于上述位置探测机构8通过上述中间部件150探测上述档位切换部件7的位置。
本发明之16(例如参照图3)作为本发明之1至15中任一项所述的车辆档位切换装置1，其特征在于上述变换机构5为具有由上述马达4驱动旋转的滚珠丝杠轴21、与上述滚珠丝杠轴21结合并能够沿轴方向移动的同时由于上述滚珠丝杠轴21的旋转运动而沿轴方向移动的滚珠螺母22、安装在上述滚珠丝杠轴21与上述滚珠螺母22之间的滚珠23的滚珠丝杠。
本发明之17(例如参照图7)作为本发明之3至15中任一项所述的车辆档位切换装置1、50、60、68，其特征在于上述变换机构5装备有受上述马达4驱动旋转的具有螺旋状的凸轮槽61的轴状凸轮部件62、被上述臂部件63自由旋转地支撑且由于上述凸轮部件62的旋转而沿上述凸轮槽61旋转的滚轮状的凸轮从动件65。
本发明之18(例如参照图9、图14)作为本发明之1至17中任一项所述的车辆档位切换装置100，其特征在于具有与上述马达4不同的切换上述档位切换部件7的辅助切换机构103、108。
本发明之19(例如参照图14)作为本发明之11至17中任一项所述的车辆档位切换装置100，其特征在于具有与上述马达4不同的切换上述档位切换部件7的辅助切换机构108，上述辅助切换机构108设置在上述壳体部件10内，同时通过移动上述臂部件101切换上述档位切换部件7。
本发明之20(例如参照图9)作为本发明之11至17中任一项所述的车辆档位切换装置100，其特征在于具有与上述马达4不同的切换上述档位切换部件7的辅助切换机构103，上述辅助切换机构103设置在上述壳体部件10内，同时通过移动上述变换机构5切换上述档位切换部件7。
本发明之21(例如参照图15、图16)作为本发明之16至20中任一项所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述变换机构5装备有禁止上述滚珠螺母22旋转的止转机构，上述止转机构具有在上述滚珠螺母22中沿上述滚珠丝杠轴21的轴方向形成的引导槽25、游嵌在上述引导槽25中并被上述壳体部件10所保持的结合部件111、112。
本发明之22(例如参照图15)作为本发明之21所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述结合部件111为向上述壳体部件10的内侧突出并游嵌在上述引导槽25内的销状部件111。
本发明之23(例如参照图16)作为本发明之21所述的车辆档位切换装置1、50、60、68、100、140，其特征在于上述结合部件112为插入上述壳体部件10并游嵌在上述引导槽113内的导轨状部件112。
本发明之24(例如参照图17-图20、图22)作为本发明之16至23中任一项所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述臂部件101、101A～101D以通过上述滚珠丝杠轴21的轴的1个平面为基准形成面对称形式。
本发明之25(例如参照图19)作为本发明之16至23中任一项所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述臂部件101对于通过上述滚珠丝杠轴21的轴的任意平面都不对称。
本发明之26(例如参照图22)作为本发明之16至25中任一项所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述滚珠螺母22在沿上述滚珠丝杠轴21的径方向的厚度方向的两端部分别具有结合槽27、28，上述臂部件101具有各顶端部114a、114a分别与上述各结合槽27、28相结合的叉形部114，上述叉形部114的各顶端部114a、114a的间隔小于上述滚珠螺母22的宽度。
本发明之27(例如参照图11)作为本发明之11至26中任一项所述的车辆档位切换装置100，其特征在于上述壳体部件10安装在上述变速器的外壳12的外面。
本发明之28(例如参照图9-图11)作为本发明之27所述的车辆档位切换装置100，其特征在于上述壳体部件10装备有固定在上述变速器的外壳12上的壳体本体13、从上方覆盖上述壳体本体13的上盖14、和在上述壳体本体13的内侧覆盖其一部分的中盖15，上述第1、第2控制机构3、18设置在上述壳体本体13与上述中盖15之间，同时上述变换机构5、上述臂部件101、以及辅助切换机构103设置在上述中盖15与上述上盖14之间。
本发明之29(例如参照图9)作为本发明之16至28中任一项所述的车辆档位切换装置100，其特征在于与上述马达4的输出轴20的顶端侧的延长线平行地设置上述滚珠丝杠轴21，安装在上述输出轴20上的齿轮52a与安装在上述滚珠丝杠轴21上的齿轮52b相互啮合，并使上述臂部件设置在沿上述滚珠丝杠轴21的区域以及上述输出轴20的延长区域。
本发明之30(例如参照图9)作为本发明之29所述的车辆档位切换装置100，其特征在于上述马达4被设置在沿上述滚珠丝杠轴21的方向的、上述滚珠螺母22的移动范围的外侧。
本发明之31(例如参照图9)作为本发明之29或30所述的车辆档位切换装置100，其特征在于具有与上述马达4不同的切换上述档位切换部件7的辅助切换机构103。
本发明之32(例如参照图9)作为本发明之31所述的车辆档位切换装置100，其特征在于作为上述辅助切换机构，装备有与上述电信号无关而根据手动操作切换上述档位切换部件7的辅助切换机构103，上述辅助切换机构103具有与上述滚珠丝杠轴21平行设置，根据手动操作沿着轴方向滑动的轴状部件106。
本发明之33(例如参照图9)作为本发明之29至32中任一项所述的车辆档位切换装置100，其特征在于支撑上述马达4旋转的轴承与支撑上述滚珠丝杠轴21的上述马达4侧的端部的轴承被设置在沿上述滚珠丝杠轴21的轴方向的不同位置。
本发明之34(例如参照图1、图15、图16)作为根据电信号S1对档位切换部件7进行切换、以便驾驶人员将车辆的行驶档位变成从多个行驶档位中选择的规定的行驶档位的车辆档位切换装置1，其特征在于具有通过驾驶人员选择行驶档位的档位选择机构2、根据来自上述档位选择机构2的信号受到控制的马达4、和将上述马达4的旋转变换成直线运动、切换上述档位切换部件7的变换机构5，上述变换机构5具有随着上述马达4的旋转而旋转的丝杆部件21、与上述丝杆部件21螺合的螺母部件22、在禁止上述螺母部件22的旋转运动的同时容许沿上述丝杆部件21直线运动的止转机构，上述螺母部件22通过上述丝杆部件21的旋转而进行直线运动并切换上述档位切换部件7。
本发明之35(例如参照图15)作为本发明之34所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述止转机构被壳体部件10所支撑。
本发明之36(例如参照图15)作为本发明之35所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述壳体部件10为至少收容上述变换机构5的壳体部件10。
本发明之37(例如参照图15、图16)作为本发明之34至36中任一项所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述止转机构具有在上述螺母部件22中沿上述丝杆部件21的轴方向形成的引导槽25、游嵌在上述引导槽25中并被上述壳体部件10所保持的结合部件111、112。
本发明之38(例如参照图15)作为本发明之37所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述结合部件111为向上述壳体部件10的内侧突出并游嵌在上述引导槽25内的销状部件111。
本发明之39(例如参照图15)作为本发明之38所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述销状部件111为与上述壳体部件10螺合的螺栓状部件111。
本发明之40(例如参照图16)作为本发明之37所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述结合部件112为插入上述壳体部件10并游嵌在上述引导槽25内的导轨状部件112。
本发明之41(例如参照图7、图15-图22)作为本发明之37至40中任一项所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述变换机构5具有作为上述丝杆部件的滚珠丝杠轴21、作为上述螺母部件的滚珠螺母22、与上述滚珠螺母22结合并随着上述滚珠螺母22的直线运动进行摆动运动从而切换上述档位切换部件7的臂部件63、101、101A～101D，上述臂部件63、101、101A～101D具有以从径方向两侧夹持的方式与上述滚珠螺母22结合的叉形部114。
本发明之42(例如参照图23)作为本发明之41所述的车辆档位切换装置，其特征在于具有与上述臂部件101连接的档位控制轴102，在上述臂部件101上形成长方形状的嵌合部126的同时、在上述档位控制轴102的端部形成嵌合在上述嵌合部126中的棱柱状部122，利用上述长方形状的嵌合部126的相互相向的2面嵌合上述棱柱状部122，从而进行连接。
本发明之43(例如参照图17-图20)作为本发明之41或42所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述臂部件101A～101D在上述叉形部114的各顶端上具有嵌入上述滚珠螺母22上形成的槽的凸轮从动件115-118。
本发明之44(例如参照图17)作为本发明之43所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述凸轮从动件115为圆板形，与顶端逐渐变细的上述叉形部114的顶端连接。
本发明之45(例如参照图18)作为本发明之43所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述凸轮从动件116为圆板形，通过将上述叉形部114的顶端向内侧折回而形成。
本发明之46(例如参照图19)作为本发明之43所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述凸轮从动件117为圆板形，与上述叉形部114的顶端内侧重叠地设置。
本发明之47(例如参照图20)作为本发明之43所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述凸轮从动件118通过滚轮状的部件形成，被上述叉形部114的顶端自由旋转地支撑。
本发明之48(例如参照图1、图12-14)作为根据电信号S1对档位切换部件7进行切换、以便驾驶人员将车辆的行驶档位变成从多个行驶档位中选择的规定的行驶档位的车辆档位切换装置1，其特征在于具有通过驾驶人员选择行驶档位的档位选择机构2、根据来自上述档位选择机构2的信号受到控制的马达4、将上述马达4的旋转变换成直线运动、切换上述档位切换部件7的变换机构5、和与上述电信号无关而根据手动操作切换上述档位切换部件7的辅助切换机构103、108。
本发明之49(例如参照图12-图14)作为本发明之48所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述辅助切换机构103、108与从上述变换机构5至上述档位切换部件7的动力传送部件连接并能够自由结合脱离、从而自由切换上述档位切换部件7。
本发明之50(例如参照图12)作为本发明之49所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述辅助切换机构103根据上述手动操作驱动上述变换机构5从而切换上述档位切换部件7。
本发明之51(例如参照图12)作为本发明之50所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述辅助切换机构103具有与上述变换机构5自由结合脱离的结合部106a、通过上述结合部106a驱动上述变换机构5。
本发明之52(例如参照图13、图14)作为本发明之49所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述辅助切换机构108根据上述手动操作驱动设置在从上述变换机构5至档位切换部件7之间的中间部件150，从而切换上述档位切换部件。
本发明之53(例如参照图13、图14)作为本发明之52所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述辅助切换机构108具有与上述中间部件150自由结合脱离的结合部109a、通过上述结合部109a驱动上述中间部件150。
本发明之54(例如参照图12-图14)作为本发明之49至53中任一项所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述变换机构5具有随着上述马达4的旋转而旋转的旋转轴21、和配置在上述旋转轴21的外侧并沿上述旋转轴21直线运动的部件22，上述辅助切换机构103、108与上述部件22连接并能够自由结合脱离、从而自由切换上述档位切换部件7。
本发明之55(例如参照图12-图14)作为本发明之49至54中任一项所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述辅助切换机构103、108具有与上述旋转轴21平行配置、根据上述手动操作沿轴方向滑动的轴状部件106、109。
本发明之56(例如参照图1、图3)作为本发明之48至55中任一项所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述变换机构5具有受上述马达4驱动旋转的滚珠丝杠轴21、与上述滚珠丝杠轴21结合并能够沿轴方向移动且通过上述滚珠丝杠轴21的旋转运动而沿轴方向移动的滚珠螺母22、和安装在上述滚珠丝杠轴21与上述滚珠螺母22之间的滚珠23。
本发明之57(例如参照图12)作为本发明之48至56中任一项所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述辅助切换机构103与上述滚珠螺母22连接并能够自由结合脱离、从而自由切换上述档位切换部件7。
本发明之58(例如参照图12)作为本发明之57所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述滚珠螺母22具有向上述轴状部件106侧突出的突起107，上述轴状部件106具有沿轴方向滑动时与上述突起107结合并移动上述滚珠螺母22的钩106a。
另外，上述符号为与附图对照所用，这是为了容易理解发明而采用的方法，对权利要求范围的构成没有任何影响。
根据本发明之1，中间部件将变换机构的直线运动变换为摆动运动，根据该中间部件的摆动运动，档位切换部件配置在规定的切换区域内，因此可以利用中间部件(的形状、尺寸、设置位置、设置方向)适当调整档位切换部件的进退位移量(移动量)。这样，在设置组成档位切换装置的各部件时，不必特别考虑档位切换部件的进退位移量，从而增加了设计的自由度，各部件的设置位置也不受到限定。
另外，变换机构与具有多个齿轮的齿轮列组成的变换机构相比，可以减少齿轮级数，所以控制性能提高，不需为了进行复杂控制以及提高控制性而增加部件，从而可以降低成本。
根据本发明之2，由于通过中间部件将档位切换部件配置到规定的切换区域，从而可以利用简单的控制正确地将档位切换部件配置到规定的切换区域切换。
根据本发明之3，由于利用臂部件将来自变换机构的直线运动变换成摆动运动，通过适当设定臂部件的臂的长度，可以容易调整传送转矩的大小或档位切换部件的移动量(进退位移量)。由于不必增加齿轮列，因此转矩传送率不会下降，而且安静性很好。另外，通过改变臂部件的长度或形状或连接方向，可以自由调整档位切换部件的进退位移量或移动方向。因此，对于在臂部件上，在档位切换部件以外增加需要进退位移量的部件、例如锁止机构的场合，可以适当设计各部件的进退位移量或移动方向，从而具有很高的通用性。
根据本发明之4，与由多个齿轮列组成的变换机构相比，由于提高了变换机构的控制性，从而可以容易地将档位切换部件放入规定的切换区域内，利用棘爪机构将规定的切换区域内的档位切换部件移动到要求高位置精度的切换位置上，从而可以简化整体的控制，同时确保高位置精度。
由于具有将档位切换部件保持在规定的切换区域内的棘爪机构，从而可以利用该棘爪机构锁住来自档位切换部件(例如手动阀)的反作用力并保持位置。这样，可以利用原来的棘爪结构，不必重新追加位置保持机构，从而能够降低成本。
根据本发明之5，可以通过改变用于棘爪部件的定位的多个凹凸间的距离、形状来改变档位切换部件的进退位移量，从而可以自由调整档位切换部件的进退位移量，即使棘爪的锁止机构等的进退位移量与档位切换部件的进退位移量不一样，也可以分别设定进退位移量，从而具有很高的通用性。
根据本发明之6，可以利用档位切换部件与棘爪部件的连接位置或连接方向，来适当设定档位切换部件的进退位移量或进退方向。
根据本发明之7，可以利用档位切换部件与臂部件的连接位置或连接方向来适当设定档位切换部件的进退位移量或进退方向。
根据本发明之8，通过使变换机构所变换的直线运动的方向与档位切换部件的移动方向不同，可以增加设计的自由度。
根据本发明之9，利用马达、通过变换机构或臂部件将档位切换部件移动到多个切换区域中的规定的切换区域内，然后利用棘爪机构再将该档位切换部件进一步移动到切换位置并保持定位。即大致为根据马达对档位切换部件进行移动控制、将档位切换部件放入规定的切换区域内，然后利用棘爪机构将规定切换区域内的档位切换部件移动到位置精度要求高的切换位置，从而可以简化整体的控制，同时确保高位置精度。
根据本发明之10，可以对作为档位切换部件的手动阀进行简单控制，同时确保高位置精度。
根据本发明之11，档位切换部件的位置探测与变换机构的位置以及中间部件的动作机构的动作状态无关(与滚珠丝杠的锁止位置无关)，从而提高了位置探测的精度。
另外，由于第1、第2控制机构中的任一个被收容在壳体部件内，所以不必在上述壳体外部安装控制机构，不会增加成本，且能够实现装置的小型化。
另外，由于第1、第2控制机构中至少有一个被收容在安装有马达的壳体部件内，收容在壳体部件内的控制机构与马达相互接近、可以使连接二者的配线降到所需的最小限度，从而缩小用于配线的空间，而且可以降低由于配线过长引起的电磁噪声的影响。
根据本发明之12，由于第1、第2控制机构中至少有一个与位置探测部件一起被收容在壳体部件内，可以使连接二者的配线降到必要最小限度，从而缩小用于配线的空间，而且可以降低由于配线过长引起的电磁噪声的影响。
另外，由于第1、第2控制机构中至少有一个与位置探测部件一起被收容在壳体部件内，所以不必在上述壳体外部安装这些东西，不会增加成本，且能够实现小型化。
根据本发明之13，由于第1、第2控制机构为上下2层配置，与横向并列相比，可以减少二者交迭的部分的占有面积。另外，在不产生大幅度的设计变更或配置变更的前提下，可以对过去已有的第2控制机构追加设置第1控制机构。
根据本发明之14，由于第1、第2控制机构配置在同一台座上，与上下2层配置相比，容易进行第1、第2控制机构的组装操作。特别是第1、第2控制机构处于同一台座上的不同区域时，更加容易进行组装操作。
根据本发明之15，由于通过中间部件探测档位切换部件的位置，所以不必直接探测档位切换部件的位置，增加了设计的自由度。
根据本发明之16，由于变换机构为滚珠丝杠，可以高位置精度地移动档位切换部件。另外，与一般滑移接触的丝杠相比，摩擦系数极小，当利用棘爪机构的作用将档位切换部件配置到切换位置时特别有效。即当必须利用滚珠螺母的轴方向的移动旋转滚珠丝杠时，可以比较容易地使其旋转，因为用于旋转滚珠丝杠轴的转矩小，所以作为驱动源的马达的尺寸可以减小。因此可以实现装置的小型化，降低消耗电力。
除此之外，由于可以利用驱动源的马达的旋转方向控制滚珠螺母的轴方向的移动，提高了控制精度，不必设置新的部件、例如电磁离合器等来改变轴方向的移动，从而降低了成本。
另外，与由具有多个齿轮的齿轮列组成的变换机构相比，容易设定减速比，从而省略了齿轮的径方向空间、实现高的减速比。
根据本发明之17，可以利用具有螺旋状的凸轮槽的轴状凸轮部件、和沿凸轮槽转动的滚轮状的凸轮从动件，组成摩擦系数极小的变换机构。此时也能够获得与本发明之16相同的效果。
根据本发明之18，即使马达不动作，可以利用辅助切换机构对档位切换部件进行切换。
根据本发明之19，由于辅助切换机构通过移动臂部件来对档位切换部件进行切换，从而可以进行自由配置，而与螺母部件的位置无关。
根据本发明之20，由于辅助切换机构通过移动变换机构(的螺母部件)来对档位切换部件进行切换，与移动臂部件相比，可以利用较小的力移动螺母部件，对档位切换部件进行切换。
根据本发明之21，由于被壳体部件保持的结合部件游嵌在变换机构的螺母部件的引导槽内，从而可以在制止旋转的同时，容许沿滚珠丝杠轴方向进行移动。
根据本发明之22，结合部件为向壳体部件的内侧突出的销状部件，结构简单。
根据本发明之23，结合部件为插入壳体部件的导轨状部件，所以不需要结合部件贯穿壳体部件的内外的结构所需的油密封。
根据本发明之24，由于臂部件可以由2个相同形状的部件组合而成，从而利用相同形状的部件的批量效果可以降低成本。
根据本发明之25，臂部件的形状的自由度高，可以随着其它部件的配置适当确定臂部件的形状。
根据本发明之26，臂部件可以减小叉形部，从而可以减少占有空间。
根据本发明之27，例如可以使档位切换装置与壳体部件一起实现单元化，单元化后再安装到外壳上，所以对没有装备与本发明有关的档位切换装置的车辆，也能够简单进行组装。
根据本发明之28，可以将收容第1、第2控制机构的部分(电气室)与收容变换机构、上述臂部件、以及辅助切换机构的部分(机械室)明确区分开来。
根据本发明之29，能够实现整体的小型化。
根据本发明之30，可以防止滚珠螺母与马达发生干涉，同时能够实现整体的小型化。
根据本发明之31，可以在具有辅助切换机构的同时，实现整体的小型化。
根据本发明之32，辅助切换机构中，与滚珠丝杠轴为轴平行设置的轴状部件在手动操作时沿轴方向滑动，从而可以缩短包括滑动方向在内的整体结构、特别是与轴方向垂直方向的尺寸，实现小型化。
根据本发明之33，由于支撑马达旋转的轴承与支撑滚珠丝杠轴的端部的轴承设置在轴方向的不同位置上，从而可以防止二者交迭，缩短与轴垂直方向的尺寸。
根据本发明之34，由于利用止转机构防止螺母部件的旋转，丝杆部件不会发生翘曲，螺母部件可以平滑地旋转、并沿轴方向移动。与背景技术所说明的发明不同，不必设置用于与停止丝杆部件旋转的驻车杆结合的结合部件，所以可以降低成本。另外，由于不必确保用于与止转部件结合的结合部件的轴方向的尺寸，可以使轴方向的尺寸小型化。
根据本发明之35，由于止转机构受壳体部件支撑，马达的旋转产生的振动也被止转机构所吸收，从而可以提高档位切换部件的定位精度。另外，与背景技术中说明的发明不同，不会对驻车机构产生影响。
根据本发明之36，由于可以包括变换机构而作为一个单元，提高了通用性。另外，与背景技术中说明的发明不同，不会对驻车机构产生影响。
根据本发明之37，止转机构的结构为使被壳体部件所支撑的结合部件与螺母部件的引导槽结合，从而可以有效地防止丝杆部件的扭转等变形，从而可以使螺母部件平滑地沿丝杆部件移动。
根据本发明之38，止转机构的结构为使被壳体部件所支撑的结合部件与螺母部件的引导槽结合，可以有效地防止丝杆部件的扭转等变形，从而可以使螺母部件平滑地沿丝杆部件移动。本发明中，结合部件为游嵌在引导槽内的销状部件。
根据本发明之39，止转机构的结构为使被壳体部件所支撑的结合部件与螺母部件的引导槽结合，可以有效地防止丝杆部件的扭转等变形，从而可以使螺母部件平滑地沿丝杆部件移动。本发明中，结合部件为作为游嵌在引导槽内的销状部件的螺栓状的部件。
根据本发明之40，止转机构的结构为使被壳体部件所支撑的结合部件与螺母部件的引导槽结合，可以有效地防止丝杆部件的扭转等变形，从而可以使螺母部件平滑地沿丝杆部件移动。本发明中，结合部件为游嵌在引导槽内的导轨状部件根据本发明之41，由于臂部件的叉形部的双方端部夹持着滚珠螺母，故滚珠螺母与臂部件为2个点接触。这样，利用2个点均等向臂部件传送转矩，滚珠能够平滑地转动，滚珠螺母也相对轴作平行运动，所以可以提高滚珠丝杠的效率，提高滚珠丝杠的耐久性。
根据本发明之42，由于可以调节滚珠螺母与臂部件之间的轴方向间隙，滚珠能够平滑地转动，滚珠螺母也相对轴作平行运动，所以可以提高滚珠丝杠的效率，提高滚珠丝杠的耐久性。
根据本发明之43，通过滚珠螺母的沿滚珠丝杠轴的直线运动，臂部件以与滚珠螺母的槽结合的凸轮从动件为基准进行摆动运动，故其摆动运动为平滑运动。
根据本发明之44，凸轮从动件为圆板形，臂部件的摆动运动为平滑运动。另外，由于圆板形的凸轮从动件与顶端逐渐变细的叉形部的顶端连接，当臂部件进行摆动运动时，叉形部的顶端难以与滚珠螺母发生干涉。
根据本发明之45，凸轮从动件为圆板形，臂部件的摆动运动为平滑运动。另外，由于凸轮从动件的叉形部的顶端向内侧折回，因此容易制造。
根据本发明之46，凸轮从动件为圆板形，臂部件的摆动运动为平滑运动。另外，由于圆板形的凸轮从动件的顶端向内侧重叠，当臂部件进行摆动运动时，叉形部的顶端难以与滚珠螺母发生干涉。
根据本发明之47，由于凸轮从动件为在叉形部的顶端的支撑下自由旋转的滚轮状的部件，所以臂部件的摆动运动更加平滑。
根据本发明之48，由于可以根据辅助切换机构的手动操作切换档位，即使档位切换装置不能动作，也可以通过该手动操作来移动车辆。因为不必进行机械性分离，因此不必设置进行分离的机构，从而可以利用简单的结构实现辅助切换机构，可以实现装置的小型化。因为可以抑制由于分离造成的齿轮劣化，提高了装置的耐久性。
根据本发明之49，由于变换机构为将旋转运动变换为直线运动的机构，与使用齿轮列的变换机构不同，不必旋转齿轮，可以用直线运动手动分离，装置简单，且可以实现装置的小型化。另外，与使用涡轮的变换机构不同，不必在特定传送部件上设置用于手动分离的部件，提高了设计的自由度。
根据本发明之50，由于驱动对象为变换机构，从而可以设定适当臂部件的臂的长度引起的分离载荷以及分离行程。另外，由于变换机构为将旋转运动变换为直线运动的机构，不需要旋转齿轮，可以利用直线运动进行手动分离，装置简单，且可以实现装置的小型化。不需要对齿轮进行相互分离、啮合的机构，可以实现装置的小型化。
根据本发明之51，可以简单的结构，实现手动分离。不需要对齿轮进行相互分离、啮合的机构，可以实现装置的小型化。
根据本发明之52，驱动对象为中间部件，从而可以自由配置辅助切换机构，而与滚珠螺母的位置无关。另外，通过驱动中间部件切换档位，可以更加可靠地对档位切换部件进行切换。不需要对齿轮进行相互分离、啮合的机构，可以实现装置的小型化。
根据本发明之53，结构简单，可以实现手动分离。不需要对齿轮进行相互分离、啮合的机构，可以实现装置的小型化。
根据本发明之54，由于辅助切换机构与直线运动的部件结合且能够自由脱离，所以通过利用辅助切换机构使直线运动的部件沿旋转轴直线运动，可以对档位切换部件进行切换。
根据本发明之55，由于轴状部件与旋转轴平行，轴长不需不必要地延长，可以实现小型化。另外，由于轴状部件根据手动操作沿轴方向滑动，从而直线运动的部件可以平滑地沿旋转轴移动。
根据本发明之56，由于变换机构由滚珠丝杠组成，所以可以简化辅助切换机构的结构，而且利用较小的力对档位切换部件进行切换。
根据本发明之57，由于辅助切换机构与滚珠螺母结合且能够自由脱离，所以不需设置特别部件，可以利用简单结构对档位切换部件进行切换。
根据本发明之58，利用使滚珠螺母的突起与轴状部件的钩部结合的简单结构及动作，可以实现手动分离。
图1为模式化表示实施方式1的档位切换装置的整体结构的立体图。
图2(a)为表示实施方式1的拆除上盖以及中盖的状态的壳体部件的内部结构的图，(b)、(c)分别表示在(a)的E-E线附近、F-F线附近切断壳体部件10的状态的图。
图3为表示滚珠丝杠结构的纵向截面图。
图4为表示棘爪杆的结构的图。
图5(a)为表示实施方式2中拆去上盖以及中盖后的状态的壳体部件的内部的结构的图，(b)、(c)分别表示在(a)的E-E线附近、F-F线附近切断壳体部件10的状态的图。
图6为说明实施方式3的结构的图。
图7为说明实施方式4的变换机构的结构的图。
图8为模式化表示实施方式5的档位切换装置的整体结构的立体图。
图9为表示实施方式6中除去上盖后的状态的壳体部件的内部结构的图。
图10(a)为表示实施方式6中拆去上盖以及中盖后的状态的壳体部件的内部的结构的图，(b)为(a)的M-M线向视图。
图11为实施方式6的档位切换装置的K-K线向视图。
图12(a)、(b)为说明实施方式6的手动分离机构的结构以及动作的图。
图13(a)、(b)为说明其它的手动分离机构的结构以及动作的图。
图14(a)、(b)为说明图13所示的手动分离机构的、组装进壳体部件状态时的动作的图。
图15(a)、(b)为说明实施方式6的滚珠螺母的止转结构的图。
图16(a)、(b)为说明实施方式6的其它的滚珠螺母的止转结构的图。
图17(a)、(b)为说明其它的臂部件的结构的图。
图18(a)、(b)为说明另外的臂部件的结构的图。
图19(a)、(b)、(c)为说明其它另外的臂部件的结构的图。
图20(a)、(b)为说明其它的臂部件的结构的图。
图21(a)、(b)为说明空间效率高的臂部件的结构的图。
图22(a)、(b)为说明空间效率高的其它的臂部件的结构的图。
图23为实施方式6的档位切换装置的分解立体图。
图24为模式化表示实施方式7的档位切换装置的整体结构的立体图。
图中1、50、60、68、100、140-档位切换装置，2-档位选择机构(变速杆)，3、104-第1控制机构(SBW-CU)，4-马达，5-变换机构，6、63、101、101A-101E-臂部件，7-档位切换部件(滑阀)，8-位置探测机构(位置传感器)，9-棘爪机构，10-壳体部件，12-动力传动系的外壳(A/T外壳)，13-壳体本体，14-上盖，15-中盖，17-台座，18、105-第2控制机构(A/T ECU)，20-马达的输出轴，21-滚珠丝杠轴(丝杆部件，旋转轴)，22-滚珠螺母(螺母部件)，23-滚珠，25、113-引导槽，27、28-结合槽(槽)，40-棘爪部件(棘爪杆)，52a、52b-齿轮，61-凸轮槽，62-凸轮部件，65、66、115-118、120-凸轮从动件，73-档位切换部件(驻车机构)，102-档位控制轴，103、108-辅助切换机构(手动分离机构)，106、109-轴状部件(分离杆)，106a、109a结合部(钩)，111-止转机构的结合部件(销状部件，螺栓状部件(螺栓))，112-止转机构的结合部件(导轨状部件)，114-叉形部，122-棱柱状部(臂嵌合部)，126-嵌合部(透孔)，150-中间部件，a、c、e、g-切换区域(档位槽)，a1、c1、e1、g1-切换位置，D-行驶档位(D档位)，N-行驶档位(N档位)，P-行驶档位(P档位)，R-行驶档位(R档位)，S1-电信号。
具体实施例方式
以下利用
本发明的实施方式。各附图中的同一符号表示具有同一结构或作用，从而省略对其的重复说明。
图1作为与本发明有关的车辆档位切换装置的一例，表示与实施方式1有关的车辆档位切换装置(以下简称“档位切换装置”)1。该图为模式化表示档位切换装置1的整体结构的立体图。
档位切换装置1被组装进搭载在车辆上的自动变速器(例如多级自动变速器或无级变速器(CVT))中。如图1所示，档位切换装置1的主要结构成分有作为驾驶人员选择行驶档位的档位选择机构的变速杆2、根据来自该变速杆2的电信号(换档信号)S1产生电信号(控制信号)的第1控制机构3、根据来自该第1控制机构3的控制信号进行控制的马达4、将该马达4的旋转运动变换为直线运动的变换机构(变换机构)5、将利用该变换机构5变换的直线运动变换成摆动运动的臂部件6、利用该臂部件6进行移动的作为档位切换部件的滑阀7、作为通过臂部件6探测滑阀7的位置的位置探测机构的位置传感器8、对滑阀进行定位并保持的棘爪机构9。这些主要结构部件中，第1控制机构3、变换机构5、臂部件6、位置传感器8均被收容在同一壳体部件10内，马达4安装在该壳体部件10上。另外。滑阀7设置在自动变速器的阀体11内。另外，本实施方式中，变换机构5与滑阀(档位切换部件)7之间设置有作为动力传送部件的中间部件150。该中间部件150在图1所示例中具有臂部件6、档位控制轴34(后述)、棘爪杆40(后述)。
以下从变速杆2开始按顺序详细说明结构。
变速杆(档位选择机构)2上显示有自动变速器的P(驻车档)、R(倒车档)、N(空档)、D(前进档)等各行驶档位(图中未表示)。变速杆2由驾驶人员直接操作，从上述行驶档位中选择1个行驶档位。然后，产生与所选择的行驶档位相对应的换档信号S1。另外，作为档位选择机构，只要能够产生反映驾驶人员的意图、即与驾驶人员选择的行驶档位相对应的换档信号S1，则也可以是变速杆2以外的东西，例如可以使用换档按钮、换档开关、声音输入装置等。
第1控制机构3根据上述变速杆2产生的换档信号S1产生控制信号，利用该控制信号控制马达4的旋转。另外，将来自探测滑阀7的位置的位置传感器8的信号输入到该第1控制机构3中。第1控制机构3根据该探测信号控制马达4的旋转方向或开始·停止旋转的时刻。这样，第1控制机构3是根据来自变速杆2的换档信号S1利用马达4控制滑阀7的动作从而切换行驶档位的控制机构、即控制所谓线换档系统(SBW)的控制单元(SBW-CU)。该第1控制机构3设置在壳体部件10的内部。
这里参照图2(a)、(b)、(c)，说明壳体部件10以及其内部的结构。壳体部件10装备有固定在自动变速器的一部分12(A/T壳体)上的壳体本体13、从上方覆盖该壳体本体13的上盖14、在壳体本体13的内侧再覆盖其一部分的中盖15。图2中的(a)表示拆除上盖14以及中盖15的状态。另外，(b)、(c)分别表示在(a)的E-E线附近、F-F线附近切断壳体部件10的状态。如这些图所示，上述第1控制机构3安装在壳体本体13的底部16的长方形状的台座17上。另外，本实施方式中，作为控制自动变速器整体的第2控制机构的A/T ECU(自动变速器电子控制单元)安装在同一台座17上。另外，第1、第2控制机构3、18可以先在各基板上构成后再如(c)所示排列在同一台座17上，也可以先在同一基板上的各自不同区域上构成后再配置到台座17上。两控制机构3、18在同一基板上构成时，可以省略连接二者的束线，还可以减少组装档位切换装置1时的组装工时。
如图2(a)所示，马达4安装在壳体部件10的外侧，其输出轴20插入壳体部件10内。作为马达4，采用具有永久磁铁的直流马达，通过上述第1控制机构控制其旋转方向、旋转时间、旋转时刻。
作为变换机构5，本实施方式中采用滚珠丝杠。如图3所示，滚珠丝杠具有被马达4驱动旋转的滚珠丝杠轴21、与滚珠丝杠轴21结合并能够沿轴方向移动的滚珠螺母(螺母部件)22、安装在这些滚珠丝杠21和滚珠螺母22之间的多个滚珠23。相对于滚珠丝杠21的旋转，滚珠螺母处于不能旋转·能够沿轴方向移动的状态。滚珠丝杠轴21旋转时，滚珠23在与滚珠螺母22成一体的管道24内循环，同时滚珠螺母22沿轴方向移动。如图1、图2(a)、(b)所示，滚珠螺母22基本为圆筒状，背面侧((a)中的上侧)形成有沿轴方向的引导槽25。
如(a)、(b)所示，在壳体本体13的内侧与滚珠丝杠轴21平行设置的导轨26游嵌在该引导槽25中。由此，禁止滚珠螺母22的旋转。滚珠螺母22的上部以及下部形成有与滚珠丝杠轴21垂直的方向的槽(结合槽)27、28。这些槽27、28与下面说明的臂部件6的一部分结合。本实施方式中，除了滚珠丝杠21的旋转使得滚珠螺母22沿轴方向移动，滚珠螺母22的沿轴方向的移动也可以比较容易地使滚珠丝杠21旋转。这里，比较容易的意思是指象利用后述的棘爪机构9的作用产生旋转一样容易。这样在本实施方式中，变换机构5可以将旋转运动变换为直线运动，反过来还可以将直线运动变换成旋转运动。另外，例如滚珠丝杠轴21的螺旋槽的角度越大，越容易将滚珠螺母22的直线运动变换成滚珠丝杠的旋转运动。
臂部件6的顶端部具有上侧与下侧分开的叉形部30。该叉形部30的顶端上形成有分别与上述滚珠螺母22的槽27、28结合的圆柱状的突起31、32。臂部件6的基端部上穿设有如图1所示的矩形的透孔33。档位控制轴(后述)34的一个端部与该透孔33嵌合。随着上述滚珠螺母22的轴方向的移动，臂部件6的顶端部以透孔33为基准进行摆动动作，该摆动动作通过透孔33旋转档位控制轴34。另外，图2(a)中的P、R、N、D表示依次与变速杆2的P档、R档、N档、D档相对应的臂部件6的位置。即，例如选择P档时，臂部件6配置在P所示位置，这样滑阀7配置在P位置上。
如图1所示，滑阀(档位切换部件)7为构成设置在阀体11内的手动阀35的一部分的部件。滑阀7沿轴方向(箭头A、B方向)自由移动，通过轴方向的移动，切换阀体11内的油路，设定规定的行驶档位。即，可以移动到与P档对应的P位置、与R档对应的R位置、与N档对应的N位置、与D档对应的D位置。滑阀7的顶端上固定有2块圆板36、36，这些圆板36、36之间形成有结合槽37。棘爪杆(后述)的一部分与该结合槽37结合。
参照图2(a)～(c)，如上所述，位置传感器8设置在壳体部件10内部的中盖15的内部。档位控制轴34贯通于该位置传感器8的中央。作为位置传感器8，可以采用例如电位计，输出与档位控制轴34的旋转角度相对应的电压。档位控制轴34的一个端部上形成有棱柱体状的嵌合部38，该嵌合部38嵌合在上述臂部件6的矩形透孔33中。
如图1所示，棘爪机构9具有棘爪杆(棘爪部件)40、棘爪弹簧41、滚轮42。其中棘爪杆40为图板状部件，下部形成有矩形的透孔43，上述档位控制轴34的另一端上形成的棱柱体的嵌合部44与该透孔43嵌合。棘爪杆40以该档位控制轴34为摆动中心，朝箭头C、D方向进行摆动。棘爪杆4的图4中左侧下部上穿设有与驻车机构(图中未表示)的一部分结合的透孔45。另外，图4中的右侧下部朝右方形成有臂部46，该臂部46上突设有销47。
该销47与上述的滑阀7的2块圆板36、36之间的结合槽37结合。棘爪杆40的上部设有作为该图中从右起的4个切换区域的从右起的档位槽a、c、e、g。这些档位槽a、c、e、g之间形成有凸部b、d、f。上述档位槽a、c、e、g依次与上述滑阀7的P位置、R位置、N位置、D位置的位置大致对应。这里，“大致”的意思指上述档位槽a、c、e、g为具有宽度的区域(切换区域)，严格来说，作为这些档位槽a、c、e、g的一部分的切换位置a1、c1、e1、g1与滑阀7的P位置、R位置、N位置、D位置的对应。在结束棘爪弹簧41的说明之后再对这些切换位置a1、c1、e1、g1进行说明。
棘爪弹簧41为大致长板状部件，基端部48如图1所示固定在阀体11上，同时在顶端形成叉形部50。该叉形部50之间支撑滚轮42并使其自由旋转。棘爪弹簧41整体起板簧的作用，将在其顶端配置的能够自由旋转的滚轮42压在棘爪杆40的各档位槽a、c、e、g的倾斜面上，使棘爪杆40高精度定位并保持。即，棘爪弹簧41顶端的滚轮42处于配置在棘爪杆40的档位槽a内的状态，且棘爪杆40处于比较容易摆动的状态，棘爪杆40由于棘爪弹簧41的弹性力产生的滚轮42的压紧力而被配置在切换位置a1上。
换句话说，当棘爪杆40在可以摆动的状态下将滚轮42配置到档位槽a内时，该切换位置a1就是由于滚轮42的压紧力而使棘爪杆40移动并停止时的档位槽a与滚轮42的接触点。同样，当棘爪杆40在可以摆动的状态下将滚轮42配置到档位槽c内时，档位槽c内的切换位置c1就是由于滚轮42的压紧力而使棘爪杆40移动并停止时的档位c与滚轮42的接触点。另外，对于设定在档位槽e的一部分的切换位置e1、以及设定在档位槽g的一部分的切换位置g1，也与上述切换位置a1或切换位置c1同样设定，故省略说明。
这样设定的切换位置a1、c1、e1、g1依次与上述的滑阀7的P位置、R位置、N位置、D位置严格对应。另外，棘爪杆40上设定有朝箭头C、D方向旋转(摆动)时的基准位置，从该基准位置到切换位置a1、c1、e1、g1以及凸部d、b、f的角度、和与各角度对应的位置传感器8的输出电压的大小的关系储存在第1控制机构3中。
如上所述，本实施方式中，棘爪杆40的箭头C、D方向的摆动动作(旋转动作)与滑阀7的箭头A、B方向的移动动作连动、即棘爪杆40的位置与滑阀7的位置为一一对应，在此基础上，不直接控制滑阀7的位置，而是高精度控制棘爪杆40来高精度控制滑阀7。
接着，关于上述结构的档位切换装置1的动作，以从P档向R档的切换为例进行说明。
在P档中，棘爪机构9的滚轮42配置在图4中的档位槽a内的切换位置a1。驾驶人员将变速杆2从P档向R档切换时，与此对应的换档信号S1输入到第1控制机构3。利用控制机构3旋转马达4，并旋转滚珠丝杠21。利用该旋转，向图2(a)的左方移动滚珠螺母22。与此同时，臂部件6向左方摆动。这样，通过档位控制轴34，棘爪杆40向箭头C方向旋转，同时滑阀7向箭头B方向移动。当位置传感器8的输出电压等于与图4中的凸部b对应的值时，第1控制机构3停止马达4的旋转。这样，滚轮42从档位槽a内越过凸部b进入档位槽c内。
通过停止马达4的旋转，棘爪杆40由于棘爪弹簧41的弹性力产生的滚轮42的压紧力而进行旋转。通过该旋转，滚轮42精确地定位并保持于档位槽c内的切换位置c1。这样，原处于P位置的滑阀7被高精度地配置到R位置。马达4停止后，由于上述棘爪机构9的作用，棘爪杆40进行旋转时，通过档位控制轴34、臂部件6沿轴方向移动滚珠螺母22，旋转滚珠丝杠轴21。
根据与本实施方式有关的档位切换装置1，当驾驶人员将行驶档位从P档切换到R档、与此对应滑阀7从P位置移动到R位置时，马达4的控制为从凸部b越过滚轮42开始、至滚轮42进入档位槽c为止，然后利用将配置在档位槽c内的滚轮42拉进棘爪机构9的作用，在切换位置c1定位并保持，从而可以利用简单的结构及控制，将滑阀7高精度地配置到与作为所选择的行驶档位R档相对应的R位置。
另外，其它行驶档位的切换也与上述相同。
另外，根据本实施方式，利用滚珠丝杠构成变换机构5，再使用臂部件6，构成变换机构，所以与使用多个齿轮构成变换机构的以前例相比，简化了用于减速的结构，可以使档位切换装置整体实现小型化。另外，由于利用臂部件6将滚珠螺母22的轴方向的直线运动变换为摆动运动，可以获得大的减速比。另外，通过改变臂部件6的长度这种简单的变更，可以改变减速比。
另外，根据本实施方式，作为电子零件的第1、第2控制机构3、18与同为电子零件的位置传感器8一起配置在壳体部件10的内部，且被中盖15所覆盖。即，处于2重覆盖的状态。这样，即使在同一壳体部件10的内部，也可以通过中盖15与配置在中盖15的外侧的变换机构5或臂部件6等可动部件区分开来。因此，可以有效防止可动部分的润滑油或灰尘侵入第1、第2控制机构3、18或位置传感器8。另外，如上所述，通过使第1、第2控制机构3、18以及位置传感器8相近配置，可以将与其连接的线束的长度或根数抑制到最小必要限度，实现配线的简单化，降低零件成本或组装成本，实现小体积化，而且可以降低由于配线过长引起的电磁噪声的影响。
图5(a)、(b)、(c)表示与本实施方式有关的档位切换装置50。这些图依次相当于上述图2(a)、(b)、(c)。另外，与图2(a)、(b)、(c)所示的相同的部分，采用相同符号，并省略说明。
本实施方式中，第1控制机构(SBW-CU)3与第2控制机构(AT ECU)18为上下2层配置。
第1控制机构3配置在壳体部件10的壳体本体13的底部16上，第2控制机构配置在第1控制机构3的上方设置的支撑部件51上。第1控制机构3的整体相对于第2控制机构18处于交迭配置的状态。
根据本实施方式，与横向并列相比，可以减少与二者交迭的部分相当的占有面积。另外，在不产生大幅度的设计变更或配置变更的前提下，可以对过去已有的第2控制机构18追加设置第1控制机构3。这样，可以有效使用过去已有的档位切换装置。
另外，本实施方式中，与实施方式1同样，第1、第2控制机构3、18、位置传感器8也都配置在中盖15的内部。
图6(a)、(b)、(c)表示与本实施方式有关的档位切换装置60。该图表示的档位切换装置60在马达4的输出轴20、变换机构5的滚珠丝杠轴21之间安装正齿轮52a、52b。
马达4的输出轴20上嵌合小径的正齿轮52a，另一方面，滚珠丝杠轴21上则嵌合大径的正齿轮52b，这些正齿轮52a、52b相互啮合。
这样，可以扩大齿轮比，因此可以实现马达4的尺寸的小型化。
上述实施方式1～3中，说明了使用滚珠丝杠作为变换机构5的使用例。
本实施方式如图7(a)、(b)所示，做为变换机构5，使用凸轮以及凸轮从动件的组合。
如该图所示，变换机构5包括具有螺旋状的凸轮槽61的轴状的凸轮部件62、和被臂部件63的顶端侧的叉形部64支撑并自由旋转的2个滚轮状的凸轮从动件65、66。这2个凸轮从动件65、66分别从反对侧与凸轮部件62的凸轮槽61结合。另外，臂部件63被轴67支撑并能够摆动。
上述结构的变换机构5中，凸轮部件62旋转时，2个凸轮从动件65、66沿螺旋状的凸轮槽61转动，臂部件64以轴67为中心进行摆动。
根据本实施方式，与使用滚珠丝杠的实施方式1～3的变换机构5同样，可以具有摩擦系数极小的结构。另外，与实施方式1～3的结构相比，由于不需要相当于滚珠螺母22以及滚珠23的部件，因而可以简化这部分结构。对于作用·效果，则与实施方式1～3基本相等。
图8表示本发明的档位切换装置68。本实施方式表示将本发明的档位切换装置适用于驻车机构的例。另外，对与实施方式1的结构相同的结构，采用相同符号，并适当省略了说明。
上述实施方式1中，被臂部件6移动的档位切换部件为滑阀7，对应于P位置、R位置、N位置、D位置的4个位置。与此对应，本实施方式中，档位切换部件为驻车机构73，对应于P位置(锁止位置)和notP位置(解除位置)的2个位置。
本实施方式中，构成棘爪机构9的棘爪杆70的形状与实施方式1的棘爪杆40不同。另外，棘爪机构9的其它结构部件、即棘爪弹簧41和滚轮42与实施方式1相同。
本实施方式的棘爪杆70如图8所示，下部形成有矩形的透孔71。档位控制轴34的另一个端部上形成的棱柱体的嵌合部44嵌合在该透孔71中。棘爪杆70的上部穿设有与后述的驻车机构73的驻车杆74结合的透孔72。棘爪杆70的上端缘设有作为2个切换区域的档位槽h、j。这些档位槽h、j之间形成凸部i。上述档位槽h、j分别与后述的驻车杆74的锁止位置、解除位置大致对应。这里，“大致”的意思指上述档位槽h、j为具有宽度的区域(切换区域)，严格来说，设定在这些档位槽h、j的一部分的切换位置h1、j1(图中未表示)与驻车杆74的锁止位置、解除位置相对应。另外，这些档位槽h、j与切换位置h1、j1的关系与上述实施方式1的档位槽a、c、e、g与切换位置a1、c1、e1、g1的关系相同，因此省略说明。另外，棘爪杆70上设定有向箭头C、D方向旋转(摆动)时的基准位置，从该基准位置到切换位置h1、j1以及凸部i的角度、和与各角度对应的位置传感器8的输出电压的大小的关系储存在第1控制机构3中。
如图8所示，驻车机构73装备有基端侧弯曲成L字形、与上述棘爪杆70结合的驻车杆74、游嵌在该驻车杆74的顶端侧并能够移动的圆锥状的楔块75(锁止部件)、与固定在驻车杆74上的突缘部76和楔块75连接的弹簧(压缩弹簧)77、配置在驻车杆74的顶端部的下方的支撑体78、楔块75插入其与该支撑体78之间的自由摆动的驻车爪80。驻车爪80以基端侧的轴81为中心配置并基本为上下方向摆动，上侧突设有相对于固定在自动变速器的输出轴(图中未表示)上的驻车齿轮82能够结合脱离的爪83。
接着，说明利用例如变速杆2从notP档位切换到P档位时的驻车机构73的动作。选择P档位后，利用马达4的旋转，通过变换机构5、臂部件6、档位控制轴34，向箭头方向C旋转棘爪杆70。这样，驻车杆74向箭头G方向移动。此时，与驻车杆74为一体的突缘部76通过弹簧77使楔块75向箭头G方向压紧。通过该压紧力，楔块75进入支撑体78与驻车爪80之间，将驻车爪80向上挤，使其爪83与驻车齿轮82啮合。此时，爪83碰到驻车齿轮82的齿顶时，楔块75没有进入其之间，而处于被弹簧77压挤的待机状态。在该状态下，车辆稍微移动使得驻车齿轮82旋转时，爪83进入驻车齿轮83的齿谷，从而能够进行驻车锁止。
驻车锁止解除时，利用变速杆2选择notP档，通过马达4、变换机构5、臂部件6等，棘爪杆70朝箭头D方向旋转。这样，驻车杆34朝箭头H方向移动，楔块75从支撑体78与驻车爪80之间拔出，驻车爪80向下方摆动，其爪83从驻车齿轮82的齿谷拔出。这样，解除锁止。
作为本实施方式的变换机构5，可以使用例如图3所示滚珠丝杠、或图7所示凸轮部件62与凸轮从动件65、66的组合。
根据本实施方式的档位切换装置68，驾驶人员将行驶档位从notP档切换到P档时，与此对应，驻车杆74从解除位置移动到P位置，马达4的控制为从滚轮42越过棘爪杆70的凸部i开始、至滚轮42进入档位槽h为止。然后利用将配置在档位槽h内的滚轮42拉进棘爪机构9的作用，在切换位置(图中未表示)定位并保持，从而可以利用简单的结构及控制，将驻车杆74高精度地配置到与作为所选择的行驶档位P档相对应的P位置。
如上所述，本实施方式只在锁止位置(P位置)与解除位置(notP位置)的2个位置的切换中使用本发明的档位切换装置。此时，如上所述，驻车机构73相当于档位切换部件。另外，此时N、D、R的行驶档位的切换具有其它机构。
参照图9、图10(a)、(b)、图11，说明本实施方式的档位切换装置100的壳体部件10的内部的结构。另外，以下的说明中，对于与上述实施方式1～5相同的结构·作用的部件，采用相同符号，省略说明。
图9～图11中，图9为在构成壳体部件10的壳体本体13、中盖15、上盖14中，除去上盖14后从上盖14侧观察到的图。另外，图10为除去上盖14和中盖15后从上盖14侧观察到的内侧的图。图11为K-K线向视图。但是，在图11中，图9中所除去的上盖14处于安装状态。
这些图所表示的档位切换装置100的壳体部件10装备有固定在A/T壳体12的壳体本体13、从上方覆盖该壳体本体13的上盖14、在壳体本体13的内侧中再覆盖其一部分的中盖15。
如图9所示，马达4安装在壳体部件10的外侧，其输出轴20插入壳体部件10内。该输出轴20上固定有小径的正齿轮52a，该正齿轮52a与固定在滚珠丝杠轴21上的大径的正齿轮52b啮合。这样，马达4的正反旋转通过这些正齿轮52a、52b减速并作为滚珠丝杠轴21的正反转进行传送。通过滚珠23(参照图3)与该滚珠丝杠轴21螺合的滚珠螺母22，通过滚珠丝杠轴21的正反旋转而沿滚珠丝杠轴21的长度方向朝一方或另一方移动。另外，该滚珠螺母22上设有与上述实施方式不同的止转机构(后述)。
上述滚珠螺母22上形成有槽27、28(图9～图11中未表示槽27)，与上述实施方式不同的臂部件101(后述)的顶端侧与该槽27、28结合。该臂部件101的基端侧上嵌合有与上述实施方式不同的档位控制轴102(后述)。通过上述滚珠螺母22的沿滚珠丝杠轴21的移动，臂部件101以基端侧为中心进行摆动，档位控制轴102进行旋转。通过该档位控制轴102的旋转，如上述图1所述，滑阀7向箭头A方向或箭头B方向移动。
另外，本实施方式中，为了在马达等出现故障时也保证行驶档位的切换，设有手动分离机构103(后述)。
另外，本实施方式中，控制马达4的旋转的第1控制机构(SBW CU)104以及第2控制机构(A/T ECU)105的结构以及收容方法与上述实施方式不同。
以下，依次详细叙述本实施方式中与上述实施方式1～5的不同之处1～5。
(1)手动分离机构本实施方式中，档位切换装置100具有作为辅助切换机构的手动分离机构103。当作为驱动源的马达4出现例如断线、短路等故障时(失效时)，由于不能旋转滚珠丝杠轴21，所以不能切换行驶档位。
因而，本实施方式中，如图12(a)、(b)所示，设有手动分离机构103。
这些图所示的手动分离机构103由与滚珠丝杠轴21平行设置、同时受壳体部件10支撑且能够在长度方向自由移动的分离杆106、和突设在滚珠螺母22上的突起(结合部)107组成。分离杆106的顶端部具有能够与突起107结合的钩(结合部)106a，其基端部106b与能够将分离杆106拉向箭头L方向的金属线(图中未表示)连接。
例如，在选择了P档位、即在如图12(a)所示的状态下，马达4如发生失效，不能利用马达4通过滚珠丝杠轴21、滚珠螺母22等来摆动臂部件101，因此不能切换行驶档位。
此时，通过拉动上述金属线，使分离杆106向箭头L方向移动，分离杆106的钩106a挂住滚珠螺母22的突起107，使滚珠螺母22同样向箭头L方向移动。利用这一移动，摆动其顶端部与滚珠螺母22结合的臂部件101，如图12(b)所示，可以强制性地移动到与N档位对应的位置。
利用上述手动分离机构103，由于分离杆106的驱动对象为滚珠螺母22，从而能够适当设定与臂部件101的长度有关的分离载荷(拉动金属线的力)以及分离行程，可以实现小型化结构。
图13(a)、(b)表示手动分离机构的其它例子。另外，图14(a)、(b)表示该手动分离机构(辅助切换机构)108组装进壳体部件10的状态的动作。如图13(a)、(b)所示，手动分离机构108直接移动臂部件101、而不是滚珠螺母。手动分离机构108装备有分离杆109、和支撑其长度方向中间部并能够沿长度方向移动的引导套管110。分离杆109的顶端部上形成有能够与臂部件101的长度方向中间部结合的钩(结合部)109a。另外，分离杆109的中间部突设有凸部109b，该凸部109b通过沿着引导套管110的、顶端侧开口的槽110a移动，阻止分离杆108的旋转。另外，在分离杆109的基端部109c上连接着与上述同样的金属线(图中未表示)、即能够将分离杆109拉向箭头M方向的金属线。
例如，当选择P档位、即臂部件101处于图13(a)、(b)的实线、以及图14(a)的实线所表示的位置时，马达4(参照图12)如果出现失效故障，不能利用马达4通过滚珠丝杠轴21、滚珠螺母22来摆动臂部件101，因此不能切换行驶档位。
此时，通过拉动上述金属线，使分离杆109向箭头M方向移动，分离杆109的钩109a挂住臂部件101，使臂部件101摆动，从而可以强制性地移动到图13(a)、(b)的虚线、以及图14(b)的虚线所表示的位置。
由于利用上述手动分离机构108，分离杆109的驱动对象为臂部件101，从而可以自由配置手动分离机构108，而与滚珠螺母的位置无关。
(2)滚珠螺母的止转上述实施方式1中，如图2所示，通过将滚珠螺母22上形成的引导槽28游嵌到导轨26，从而使滚珠螺母22止转。
此时，导轨26或安装该导轨26上的壳体部件20的结构变得复杂，产生加工工时增加的问题。
因而，本实施方式中，如图15(a)、(b)所示，在壳体部件10上设有螺栓孔110，该螺栓孔110与螺栓(销状部件)111螺合，螺栓111的顶端部111a游嵌在滚珠螺母22的引导槽25上，从而构成滚珠螺母22的止转机构。壳体部件10与螺栓111之间安装有密封圈111b，从而使壳体部件10的内侧密封。
根据该结构，与使用上述导轨26的情况相比，能够简化结构，从而能够降低加工工时。
图16(a)、(b)表示其它的滚珠螺母止转机构(止转机构)。如图16(a)、(b)所示，壳体部件10上设有孔10a，将长销(结合部件112)沿滚珠丝杠轴21插入该孔10a内，使销112游嵌在滚珠螺母22的引导槽113内，构成滚珠螺母22的止转结构。根据这种结构，只要将销112插入孔10a，结构简单，与上述结构相比，不必在壳体部件10上设置螺栓孔，不需要专用的密封圈111b(参照15(a))。
(3)臂部件图17～图20表示臂部件101A～101D的各种形状。各图的(a)分别表示与滚珠螺母22的轴垂直的发现的截面。另外各图的(b)为从右方观察的图，表示臂部件101A～101D与滚珠螺母22的长度方向垂直的情况、以及向后倾斜20度左右时的情况。另外，图19的(c)与(b)相同。
这些臂部件101A～101D均具有叉形部114，主要区别在于嵌入槽27、28的部分(以下称为“凸轮从动件”)的形状不同。
图17的凸轮从动件115为圆板形，叉形部114的顶端部114a逐渐变细并与该凸轮从动件115的该图中的下部连接。
图18的凸轮从动件116为圆板形，通过将叉形部114的顶端114a向内侧折回而形成。
图19的凸轮从动件117为圆板形，在该凸轮从动件117的该图中的上下整体上，叉形部114的顶端114a向内侧重叠。凸轮从动件117可以如图19(b)所示，焊接到叉形部114的顶端114a上，也可以与叉形部114的顶端114a一体化形成。
图20的凸轮从动件118由滚轮状的部件形成。该凸轮从动件118被轴119自由旋转地支撑，其中轴119被叉形部114的顶端114a支撑。利用图20所示的凸轮从动件118，随着滚珠螺母22的移动，臂部件101D可以进行平滑的摆动动作。
如图17～图20中各自的(a)所示，臂部件101A～101D的形状为以图中纵方向的中心线为基准左右对称构成时，这些臂部件101A～101D可以由以该中心线为基准左右分割的2个相同形状的部分接合在一起而组成。此时，由于采用同种形状部件的批量效果，可以降低成本。
但是，这些图17～图20表示的臂部件101A～101D、以及上述图2、图5、图6所示的臂部件6、以及图7所示的臂部件63中，其叉形部114的左右顶端114a之间的距离均比较大，不得不占有许多空间。即，这些臂部件摆动时，例如图17(a)所示，为了防止叉形部114的顶端114a与滚珠螺母22的槽27、28的侧壁22a发生干涉，各顶端114a内面间的距离L2要大于滚珠螺母22的外径L1。这样，降低了空间效率。
因而，本实施方式的其它例中，臂部件101也可以为图21所示的形状。图21的(a)表示与滚珠螺母22的轴垂直的方向的截面图。另外，图21(b)为从右方观察(a)的图。
即，如图21的(b)所示，加大滚珠螺母22的槽28(27)的槽宽L3，与此对应，增加圆板状的凸轮从动件120的外径。并且，缩短叉形部114的顶端114a的宽度L4。这样，例如即使臂部件101从图21(b)所示的状态向左方或右方倾斜，也可以有效地防止槽28(27)的侧壁22a与叉形部114的顶端114a发生干涉。这样如图21(a)所示，可以使各顶端114a之间的距离L2小于滚珠螺母22的外径(参照图17(a))L1。即，可以减小叉形部的结构，可以减少占有空间。
图22(a)、(b)表示臂部件的另外的其它例。如图22(a)、(b)所示，加大滚珠螺母22的槽28(27)的槽宽L3，与此对应，增加圆板状的凸轮从动件120的外径。并且，减小叉形部114的顶端114a的宽度L4。这样，例如即使臂部件101从图21(b)所示的状态向左方或右方倾斜，也可以有效地防止槽28(27)的侧壁22a与叉形部114的顶端114a发生干涉。这样如图22(a)所示，可以使各顶端114a之间的宽度(距离)L2小于滚珠螺母22的外径(参照图17(a))L1。即，可以减小叉形部的结构，可以减少占有空间。另外，与上述图17～图20所示的结构相同，图22(a)、(b)表示的臂部件101的形状以(a)中纵方向的中心线为基准左右对称构成，所以可以由以该中心线为基准左右分割的2个相同形状的部分接合在一起组成，利用采用同种形状部件的批量效果，可以降低成本。
(4)档位控制轴图11、图23(档位切换装置100的分解立体图)表示本实施方式的档位控制轴102。
如这些图所示，档位控制轴102从顶端部(图11中的上部)向基端侧依次具有顶端支撑部121、臂嵌合部(棱柱状部)122、传感器嵌合部123、后端支撑部124、杆嵌合部125。顶端支撑部121为圆柱状，并高精度地嵌入壳体部件10的上盖14的圆柱状的凹部14a。即，顶端支撑部121为凹窝结构、受凹部140支撑并能够自由旋转。通过采用这种凹窝结构，可以废止利用螺母紧固档位控制轴102的顶端的结构。这样，将SBW单元安装到A/T壳体12时，可以在组装SBW单元本身之后再安装到A/T壳体12，从而可以大幅降低整体的组装工时。
臂嵌合部122为棱柱状，嵌合在臂部件10上穿设的矩形的透孔(嵌合部)126中。传感器嵌合部123具有台阶形状，嵌合在贯通位置传感器8的中心并设置在位置传感器8上的透孔中。后端支撑部124为圆柱状，受安装在自动变速器的一部分(壳体)12的滚针轴承(轴承部件)127支撑并能够自由旋转。杆嵌合部125为棱柱状，嵌合在棘爪杆40的矩形的透孔43中。这样，档位控制轴102的长度方向的两端部、即顶端支撑部121以及后端支撑部124分别被凹部14a、滚针轴承127支撑并能够自由旋转，因此可以降低对位置传感器8的角度误差的影响。
但是，档位控制轴102的顶端支撑部121只为凹窝结构时，将SBW单元安装到A/T壳体12时，有可能出现不必要的倾斜。
因而，本实施方式中，通过使SBW单元的壳体部件10具有嵌入A/T壳体12的结构(凹窝结构)128，可以防止上述不必要的倾斜。这样，通过将组装好的SBW单元嵌入到A/T壳体12，高精度地连接A/T壳体12与SBW单元，同时将档位控制轴102的顶端嵌入凹部14a，档位控制轴102的顶端支撑部121以及后端支撑部124分别被支撑并能够自由旋转，从而可以抑制档位控制轴102的不必要的倾斜。
这样，通过将壳体部件10从外侧安装到动力传动系的外壳(相当于实施方式中的A/T壳体12)，可以将档位切换装置与壳体部件10一起以单元化状态安装到外壳上，所以对没有装备本发明的档位切换装置的车辆，也能够简单进行组装。这里，所谓动力传动系为作为驱动装置的发动机、自动进行起步操作或变速操作的自动变速器(A/T)、手动进行变速级的切换的半自动变速器、能够连续控制变速级的变速比的无级变速器(CVT)、驱动混合动力车的内燃机与电动机、以及驱动电动车的马达。
(5)第1控制机构(SBW CU)、第2控制机构(A/T ECU)如图10(a)、(b)所示，本实施方式分别构成有控制马达4的第1控制机构104和控制自动变速器整体的第2控制机构105。即，控制马达4的第1控制机构104设置在与第2控制机构不同的基板上。并且，第1控制机构104和第2控制机构105分别被收容在大小不同的凹状的独立的收容室130、131。这些收容室130、131由壁部132分隔开来。这样，对于不使用第1控制机构103的产品，第2控制机构105也能够采用相同的壳体。另外，由于第1控制机构104和第2控制机构105分别被收容在大小不同的收容室130、131，从而容易地确定组装时的位置，也可以提高定位精度。并且，如果利用粘接剂粘接这些第1、第2控制机构104、105时，即使粘接剂过多，也不会出现粘接剂流到其它收容室从而对其它控制机构产生影响的情况。并且，如果在壁部上面设置间隙、使收容室104、105连通起来，则例如如果将二者分别收容在密闭的收容室时需要2个通气孔，现在就可以减为1个。
图24为模式化表示本实施方式的档位切换装置140的简要结构的立体图。
本实施方式中，在变换机构5与档位切换部件7之间设置有中间部件150。中间部件150具有自由旋转的档位控制轴102、安装在图24中的档位控制轴102的上侧的棘爪杆40、安装在档位控制轴102的下侧的臂部件101E。这些档位控制轴102、棘爪杆40、臂部件101E以档位控制轴102为中心一体化旋转(摆动)。棘爪杆40上形成有多个档位槽a、c、e、g。棘爪杆40旋转时，这些档位槽a、c、e、g的其中一个与棘爪弹簧41的顶端所保持的滚轮42结合并处于压紧状态，通过中间部件150，将档位切换部件7配置到规定的位置。
该图所示的臂部件101E具有3根臂101a、101b、101c。这3根臂101a、101b、101c在周方向配置在大致3等分的位置。臂101a与滚珠螺母22连接在一起，其中滚珠螺母22与滚珠丝杠轴21一起构成作为变换机构5的滚珠丝杠。臂101b通过连接部件7a与档位切换部件7连接在一起。臂101c与驻车机构73的驻车杆74连接在一起。另外，该图中，档位切换部件7配置在P(驻车档)档位上，驻车杆74向箭头方向移动，通过与此一体化的突缘部76使压缩弹簧77向箭头方向压紧，并通过该压缩弹簧77使楔块部75向箭头方向压紧，使驻车爪80向上方压紧。因此，驻车齿轮82稍微旋转后，驻车爪80的爪83便与驻车齿轮82啮合并锁止。
本实施方式中，移动滚珠螺母22的滚珠丝杠轴21、档位切换部件7、驻车杆74的各轴基本在同一平面上配置，当臂部件101E摆动时，除了以档位控制轴102为中心的旋转力以外的不需要的旋转力不发生作用。另外，滚珠丝杠轴21与驻车杆74基本平行配置，且滚珠螺母22的移动方向与驻车杆74的移动方向相反。并且，档位切换部件7配置在相对于滚珠丝杠轴21以及驻车杆74垂直的方向，并沿垂直方向移动。
3个部件、即滚珠丝杠轴21、档位切换部件7、驻车杆74以臂部件101E为基准，按照上述的位置关系、以及移动方向进行配置，所以通过由滚珠螺母22的直线运动引起的臂部件101E的摆动运动，档位切换部件7和驻车杆74可以分别沿长度方向平滑地直线运动。而且，档位切换部件7的移动方向与驻车杆74的移动方向不同，所以当档位切换部件7移动时，驻车杆74的移动不易受到影响。因此，可以提高档位切换部件7的移动精度以及定位精度。
另外，上面说明了驻车杆74相对于滚珠丝杠轴21平行配置、以及档位切换部件7相对于滚珠丝杠轴21垂直配置的情况，但是通过利用上述臂部件101E，可以不局限于上述结构，可以任意设定驻车杆74以及档位切换部件7的移动方向。即这些部件的配置位置以及移动方向可以任意设定，因此大幅度提高了设计的自由度。另外，例如不必因为空间的限制而一定要将滚珠丝杠轴21、档位切换部件7和驻车杆74配置在同一平面上。
权利要求
1.一种车辆档位切换装置，为根据电信号对档位切换部件进行切换、以便驾驶人员将车辆的行驶档位变成从多个行驶档位中选择的规定的行驶档位的车辆档位切换装置，其特征在于具有通过驾驶人员选择行驶档位的档位选择机构、根据来自上述档位选择机构的信号而控制的马达、将上述马达的旋转运动变换成直线运动的变换机构、和将利用上述变换机构变换成的直线运动变换为摆动运动的中间部件，上述档位切换部件能够在与上述多个行驶档位相对应的多个切换区域中移动，并且根据上述中间部件的摆动运动切换到规定的切换区域内。
2.根据权利要求1所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述中间部件设置在上述档位切换部件与上述变换机构之间，上述档位切换部件根据上述马达的旋转运动、通过上述中间部件配置在多个切换区域中的规定的切换区域内，从而能够进行切换。
3.根据权利要求2所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述中间部件具有将利用上述变换机构所变换的直线运动变换成摆动的臂部件。
4.根据权利要求3所述的车辆档位切换装置，其特征在于具有通过上述中间部件将上述档位切换部件保持在上述多个切换区域中的规定的切换区域内的棘爪机构。
5.根据权利要求4所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述棘爪机构具有与上述臂部件一体化构成的棘爪部件，上述臂部件将上述变换机构的直线运动变换成摆动运动并传送到上述棘爪部件。
6.根据权利要求5所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述档位切换部件与上述棘爪部件连接在一起。
7.根据权利要求5所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述档位切换部件与上述臂部件连接在一起。
8.根据权利要求7所述的车辆档位切换装置，其特征在于利用上述变换机构变换的直线运动的方向与上述档位切换部件的移动方向不同。
9.根据权利要求4至8中任一项所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述变换机构能够在旋转运动和直线运动之间进行双向变换，并且通过根据来自上述档位选择机构的电信号所控制的上述马达的旋转，使上述档位切换部件移动到上述多个切换区域中的规定的切换区域内，上述棘爪机构再将移动到上述规定的切换区域内的上述档位切换部件定位在规定位置上并进行保持。
10.根据权利要求9所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述档位切换部件为手动阀，上述中间部件通过将上述马达的旋转运动变换成用于滑动上述手动阀的直线运动、并将上述手动阀配置到上述多个切换区域中的规定的切换区域内而进行切换。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的车辆档位切换装置，其特征在于具有安装上述马达的壳体部件、和探测上述档位切换部件的位置的位置探测机构，上述壳体部件内收容有根据上述位置探测机构的输出控制上述马达的第1控制机构、和控制变速器的第2控制机构中的至少一个。
12.根据权利要求11所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述位置探测机构被收容在上述壳体部件内。
13.根据权利要求11或12所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述第1、第2控制机构被配置在上下2层。
14.根据权利要求11或12所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述第1、第2控制机构被配置在同一台座上。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述位置探测机构通过上述中间部件探测上述档位切换部件的位置。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述变换机构为具有由上述马达驱动旋转的滚珠丝杠轴、与上述滚珠丝杠轴结合并能够沿轴方向移动、并且通过上述滚珠丝杠轴的旋转运动而沿轴方向移动的滚珠螺母、和安装在上述滚珠丝杠轴与上述滚珠螺母之间的滚珠的滚珠丝杠。
17.根据权利要求3至15中任一项所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述变换机构装备有具有由上述马达驱动旋转的螺旋状的凸轮槽的轴状凸轮部件、和被上述臂部件支撑并能够自由旋转、并且通过上述凸轮部件的旋转而沿上述凸轮槽转动的滚轮状的凸轮从动件。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的车辆档位切换装置，其特征在于在上述马达之外，具有切换上述档位切换部件的辅助切换机构。
19.根据权利要求11至17中任一项所述的车辆档位切换装置，其特征在于在上述马达之外，具有切换上述档位切换部件的辅助切换机构，上述辅助切换机构设置在上述壳体部件内，并且通过移动上述臂部件切换上述档位切换部件。
20.根据权利要求11至17中任一项所述的车辆档位切换装置，其特征在于在上述马达之外，具有切换上述档位切换部件的辅助切换机构，上述辅助切换机构设置在上述壳体部件内，并且通过移动上述变换机构切换上述档位切换部件。
21.根据权利要求16至20中任一项所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述变换机构装备有禁止上述滚珠螺母旋转的止转机构，上述止转机构具有在上述滚珠螺母上沿上述滚珠丝杠轴的轴方向形成的引导槽、和游嵌在上述引导槽中并被上述壳体部件所保持的结合部件。
22.根据权利要求21所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述结合部件为向上述壳体部件的内侧突出并游嵌在上述引导槽内的销状部件。
23.根据权利要求21所述的车辆档位切换装置，，其特征在于上述结合部件为插入向上述壳体部件并游嵌在上述引导槽内的导轨状部件。
24.根据权利要求16至23中任一项所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述臂部件以通过上述滚珠丝杠轴的轴的1个平面为基准形成面对称形式。
25.根据权利要求16至23中任一项所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述臂部件相对于通过上述滚珠丝杠轴的轴的任意平面都不对称。
26.根据权利要求16至25中任一项所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述滚珠螺母在沿上述滚珠丝杠轴的径方向的宽度方向的两端部分别具有结合槽，上述臂部件具有各顶端部分别与上述各结合槽相结合的叉形部，上述叉形部的各顶端部的间隔小于上述滚珠螺母的宽度。
27.根据权利要求11至26中任一项所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述壳体部件安装在上述变速器的外壳的外面。
28.根据权利要求27所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述壳体部件装备有固定在上述变速器的外壳上的壳体本体、从上方覆盖上述壳体本体的上盖、和在上述壳体本体的内侧覆盖其一部分的中盖，上述第1、第2控制机构设置在上述壳体本体与上述中盖之间，并且上述变换机构、上述臂部件、以及辅助切换机构设置在上述中盖与上述上盖之间。
29.根据权利要求16至28中任一项所述的车辆档位切换装置，其特征在于与上述马达的输出轴的顶端侧的延长线平行地设置上述滚珠丝杠轴，安装在上述输出轴上的齿轮与安装在上述滚珠丝杠轴上的齿轮相互啮合、并使上述臂部件设置在沿上述滚珠丝杠轴的区域以及上述输出轴的延长区域。
30.根据权利要求29所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述马达被设置在沿上述滚珠丝杠轴的方向的、上述滚珠螺母的移动范围的外侧。
31.根据权利要求29或30所述的车辆档位切换装置，其特征在于在上述马达之外，具有切换上述档位切换部件的辅助切换机构。
32.根据权利要求31所述的车辆档位切换装置，其特征在于作为上述辅助切换机构，装备有与上述电信号无关而根据手动操作切换上述档位切换部件的辅助切换机构，上述辅助切换机构具有与上述滚珠丝杠轴平行设置，根据手动操作沿着轴方向滑动的轴状部件。
33.根据权利要求29至32中任一项所述的车辆档位切换装置，其特征在于支撑上述马达旋转的轴承与支撑上述滚珠丝杠轴的上述马达侧的端部的轴承被设置在沿上述滚珠丝杠轴的轴方向的不同位置。
34.一种车辆档位切换装置，为根据电信号对档位切换部件进行切换、以便驾驶人员将车辆的行驶档位变成从多个行驶档位中选择的规定的行驶档位的车辆档位切换装置，其特征在于具有通过驾驶人员选择行驶档位的档位选择机构、根据来自上述档位选择机构的信号而控制的马达、和将上述马达的旋转运动变换成直线运动、切换上述档位切换部件的变换机构，上述变换机构具有随着上述马达的旋转而旋转的丝杆部件、与上述丝杆部件螺合的螺母部件、和禁止上述螺母部件的旋转运动、并且容许沿上述丝杆部件的直线运动的止转机构，上述螺母部件通过上述丝杆部件的旋转而进行直线运动并切换上述档位切换部件。
35.根据权利要求34所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述止转机构被壳体部件所支撑。
36.根据权利要求35所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述壳体部件为至少收容上述变换机构的壳体部件。
37.根据权利要求34至36中任一项所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述止转机构具有在上述螺母部件上沿上述丝杆部件的轴方向形成的引导槽、和游嵌在上述引导槽中并被上述壳体部件所保持的结合部件。
38.根据权利要求37所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述结合部件为向上述壳体部件的内侧突出并游嵌在上述引导槽内的销状部件。
39.根据权利要求38所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述销状部件为与上述壳体部件螺合的螺栓状部件。
40.根据权利要求37所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述结合部件为插入上述壳体部件并游嵌在上述引导槽内的导轨状部件。
41.根据权利要求37至40中任一项所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述变换机构具有作为上述丝杆部件的滚珠丝杠轴、作为上述螺母部件的滚珠螺母、和与上述滚珠螺母结合、并随着上述滚珠螺母的直线运动而进行摆动运动、从而切换上述档位切换部件的臂部件，上述臂部件具有以从径方向两侧夹持的方式与上述滚珠螺母结合的叉形部。
42.根据权利要求41所述的车辆档位切换装置，其特征在于具有与上述臂部件连接的档位控制轴，在上述臂部件上形成长方形状的嵌合部的同时、在上述档位控制轴的端部形成嵌合在上述嵌合部中的棱柱状部，利用上述长方形状的嵌合部的相互相向的2面嵌合上述棱柱状部，从而进行连接。
43.根据权利要求41或42所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述臂部件，在上述叉形部的各顶端上具有嵌入上述滚珠螺母上形成的槽的凸轮从动件。
44.根据权利要求43所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述凸轮从动件为圆板形，与顶端逐渐变细的上述叉形部的顶端连接。
45.根据权利要求43所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述凸轮从动件为圆板形，通过将上述叉形部的顶端向内侧折回而形成。
46.根据权利要求43所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述凸轮从动件为圆板形，与上述叉形部的顶端的内侧重叠设置。
47.根据权利要求43所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述凸轮从动件由滚轮状的部件形成，由上述叉形部的顶端自由旋转地支撑。
48.一种车辆档位切换装置，为根据电信号对档位切换部件进行切换、以便驾驶人员将车辆的行驶档位变成从多个行驶档位中选择的规定的行驶档位的车辆档位切换装置，其特征在于具有通过驾驶人员选择行驶档位的档位选择机构、根据来自上述档位选择机构的信号而控制的马达、将上述马达的旋转变换成直线运动、切换上述档位切换部件的变换机构、和与上述电信号无关而根据手动操作切换上述档位切换部件的辅助切换机构。
49.根据权利要求48所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述辅助切换机构与从上述变换机构至上述档位切换部件的动力传送部件连接并能够自由结合脱离、从而自由切换上述档位切换部件。
50.根据权利要求49所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述辅助切换机构根据上述手动操作驱动上述变换机构，从而切换上述档位切换部件。
51.根据权利要求50所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述辅助切换机构具有与上述变换机构自由结合脱离的结合部，通过上述结合部驱动上述变换机构。
52.根据权利要求49所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述辅助切换机构根据上述手动操作驱动中间部件，从而切换上述档位切换部件，上述中间部件设置在从上述变换机构至档位切换部件之间。
53.根据权利要求52所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述辅助切换机构具有与上述中间部件自由结合脱离的结合部，通过上述结合部驱动上述中间部件。
54.根据权利要求49至53中任一项所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述变换机构具有随着上述马达的旋转而旋转的旋转轴、和配置在上述旋转轴的外侧并沿上述旋转轴直线运动的部件，上述辅助切换机构与上述部件连接并能够自由结合脱离、从而自由切换上述档位切换部件。
55.根据权利要求49至54中任一项所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述辅助切换机构具有与上述旋转轴平行配置、根据上述手动操作沿轴方向滑动的轴状部件。
56.根据权利要求48至55中任一项所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述变换机构具有由上述马达驱动旋转的滚珠丝杠轴、与上述滚珠丝杠轴结合并能够沿轴方向移动、并且通过上述滚珠丝杠轴的旋转运动而沿轴方向移动的滚珠螺母、和安装在上述滚珠丝杠轴与上述滚珠螺母之间的滚珠。
57.根据权利要求48至56中任一项所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述辅助切换机构与上述滚珠螺母连接并能够自由结合脱离，从而自由切换上述档位切换部件。
58.根据权利要求57所述的车辆档位切换装置，其特征在于上述滚珠螺母具有向上述轴状部件侧突出的突起，上述轴状部件具有沿轴方向滑动时与上述突起结合并移动上述滚珠螺母的钩。
全文摘要
本发明提供一种车辆档位切换装置，由滚珠丝杠轴(21)、滚珠螺母(22)等组成变换机构(5)，通过臂部件(6)、档位控制轴(34)、棘爪杆(40)将滚珠螺母(22)与滑阀(7)连接。利用马达(4)，通过变换机构(5)、臂部件(6)将滑阀(7)移动到多个切换区域中的规定的切换区域内，然后利用棘爪机构(9)将该滑阀(7)再移动到切换位置并定位保持。由此，可以利用简单的结构及控制，高精度地切换行驶档位。
文档编号F16H59/08GK1537744SQ20041003295
公开日2004年10月20日 申请日期2004年4月19日 优先权日2003年4月18日
发明者尾崎和久, 宏, 犬塚武, 久, 细野智宏, 昌, 村濑和久, 田中玄昌 申请人:爱信艾达株式会社