JP2005067450A - アクチュエータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 クラッチ操作を適切にアシスト可能なアクチュエータ装置を提供する。
【解決手段】 自動二輪車のクラッチレバー１２を握ることで、ワイヤーケーブル部分１４Ａが引っ張られ、スイングレバー２３が枢動軸３０周りに枢動する。その枢動量をセンサ２４が検出し、それに応じた出力信号としてＣＰＵに出力する。センサ２４からの出力信号を入力したＣＰＵは、枢動量を演算し、それに基づき電動モータ２２に駆動信号を出力する。電動モータ２２の回転軸２２ａが回転すれば、カップリング２５を介してねじ軸２６が回転し、ナット２９が軸線方向に移動して、スイングレバー２３が矢印Ａ方向に枢動するのをアシストする。従って、クラッチレバー１２を操作したライダーの動作に対し、直ちに電動モータ２２が反応しスイングレバー２３にアシスト力を出力し、スイングレバー２３に連結されたワイヤーケーブル部分１４Ｂを介してクラッチ装置が動力切断を行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば自動二輪車などのクラッチ操作を手動で行う際におけるクラッチ操作のアシスト用として好適なアクチュエータ装置に関する。

排気量の大きな自動二輪車には、クラッチレバーを操作することで、エンジンから車輪への動力伝達の中断と再開とを選択的に行う多板式クラッチ装置が通常設けられている。クラッチレバーは、ワイヤーケーブル等を介して、多板式クラッチ装置のクラッチ板をバネの付勢力で押圧するプレッシャープレート等に連結されており、ライダーがクラッチレバーを握れば、ワイヤーケーブルを介してプレッシャープレートが移動し、クラッチ板をフリーにさせることで動力の切断が行われるようになっている。しかるに、排気量の大きな自動二輪車の場合、伝達されるトルクも強大であるため、クラッチ板の付勢力も高める必要があり、それによりクラッチレバーの操作に必要な力も増大する。特に信号などが多い街中ではクラッチレバーを握る頻度が高まり、更にライダーの負担が大きくなるという問題がある。このような問題に対し、電動モータの動力を用いて、クラッチ装置をアシストする技術は、特許文献１に開示されている。
特開平７−２８５４８２号公報

しかるに、かかる特許文献１の技術によれば、電動モータの出力を減速機を介してリールに伝達され、リール外周に巻かれたワイヤーケーブルを移動させて、クラッチ操作を行うようになっている。ここで、減速機については具体的な開示がないが、高トルクを得るために多段歯車対を用いて減速を行うと、減速機が大型化するという問題がある。又、ウォームホイール機構を用い減速を行うと、その特性より伝達効率が悪いという問題がある。更に、特許文献１の技術によれば、電動モータに不具合が生じた場合など、減速機が抵抗となるので、通常のクラッチ操作より操作力が増大し、ライダーの負担をより増大させるという問題もある。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、クラッチ操作を適切にアシスト可能なアクチュエータ装置を提供することを目的とする。

本発明のアクチュエータ装置は、
クラッチレバーの操作に応じて、第１の位置に移動することによって原動機と車輪との間の動力伝達を中断し、第２の位置に移動することによって前記原動機と前記車輪との間の動力伝達を再開する移動部材に、補助動力を付与するアクチュエータ装置において、
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、
前記電動モータの動力を前記移動部材に伝達する動力伝達機構と、
前記移動部材の移動量を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に基づいて、前記電動モータを駆動制御する制御手段とを備え、
前記動力伝達機構は、
前記電動モータの回転軸に連結された回転要素と、前記移動部材を移動させる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を有し、
前記移動部材は、前記軸線方向移動要素と独立して、前記第１の位置へと移動可能となっていることを特徴とする。

本発明のアクチュエータ装置は、前記動力伝達機構が、前記電動モータの回転軸に連結された回転要素と、前記移動部材を移動させる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を有しているので、多段歯車対を用いて減速する場合に比較すれば構成がコンパクトとなり、ウォームホイール機構を用いて減速する場合に比較すれば、より高い伝達効率を得ることができ省エネが図れる。又、前記移動部材は、前記軸線方向移動要素と独立して、前記第１の位置へと移動可能となっているので、前記電動モータ等に不具合が生じて、前記軸線方向移動要素が移動しなくなった場合でも、少なくとも前記第１の位置へと移動できるため、アシストなしのクラッチ操作を行うことができ、例えば修理工場まで自力で移動することが可能となる。

更に、前記移動部材は、クラッチ装置とケーブルを介して連結されていると好ましい。

更に、前記移動部材は、クラッチ装置の油圧配管における油圧発生用ピストンに連結されていると好ましい。

更に、前記移動部材は、前記ハウジングに設けられた枢動軸周りに枢動可能に取り付けられており、且つ前記枢動軸の軸線に直交する直交軸線周りに調整可能に取り付けられていると、揺動する前記移動部材に対して、前記ボールスクリュー機構の軸線方向移動部材が片当たりすることを抑制できる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して以下に詳細に説明する。図１は、本実施の形態のアクチュエータ装置を搭載した自動二輪車の側面図であり、図２は、アクチュエータ装置を含むクラッチアシスト機構の概略構成図である。図３は、アクチュエータ装置の正面断面図である。

図１において、自動二輪車のフレーム１０に、原動機であるエンジン１１が搭載されている。クラッチレバー１２（図２）と、エンジン１１に搭載されたクラッチ機構を駆動するクラッチアーム１３との間を、ワイヤーケーブル１４が延在している。ワイヤーケーブル１４は、図２に示すように、クラッチレバー側部分１４Ａと、エンジン側部分１４Ｂとからなり、それらはアクチュエータ装置２０を介して互いに連結されている。クラッチ機構は、クラッチアーム１３の揺動位置に応じて、エンジン１１と後輪１５との間の動力伝達を中断又は再開可能なものであり、良く知られているので詳細な説明は省略する。

図３において、アクチュエータ装置２０は、ハウジング２１と、ハウジングに取り付けられた電動モータ２２と、ハウジング２１に対して枢動可能に配置された移動部材であるスイングレバー２３と、スイングレバー２３の回転角度を検出する検出手段であるセンサ２４と、センサ２４からの出力信号を入力して電動モータ２２を駆動制御するＣＰＵ（図２）と、ボールスクリュー機構とを有する。より具体的に、アクチュエータ装置２０について説明する。

図３に示すように、電動モータ２２の回転軸２２ａは、カップリング２５を介して、ねじ軸２６に連結されている。ねじ軸２６は、ハウジング２１内をスイングレバー２３を貫通して延在しており、その両端は軸受２７，２８によりハウジング２１に対して回転自在に支持されている。

ねじ軸２６外周面には、雄ねじ溝が形成されており、一方、ねじ軸２６を包囲するように配置されたナット２９の内周面には、雄ねじ溝に対向して雌ねじ溝が形成され、両ねじ溝によって形成される螺旋状の空間（転送路）には、転動体である多数のボール（不図示）が転動自在に配置されている。図示していないが、ナット２９は、ハウジング２１の正面の蓋に形成された直線溝に係合しているため、軸線方向には移動自在であるが回転不能となっている。尚、本実施の形態では軸線方向移動要素であるナット２９と、本実施の形態では回転要素であるねじ軸２６と、ボールとでボールスクリュー機構すなわち動力伝達機構を構成する。尚、ナット２９を電動モータに連結して回転要素とし、ねじ軸２６を軸線方向に移動させて軸線方向移動要素としても良い。

スイングレバー２３は、ハウジング２１に植設された枢動軸３０に嵌合する孔２３ａを一端（図３で上端）に有しており、図３に示すクラッチ接続位置（第２の位置）と、電動モータ２２側のハウジング２１に当接したクラッチ切断位置（第１の位置）との間を枢動可能となっている。一方、スイングレバー２３の他端（図３で下端）には、ワイヤーケーブル部分１４Ａ，１４Ｂの端部を対向するようにして取り付けている。尚、ワイヤーケーブル部分１４Ａ、１４Ｂは、図では直線上に配置されているが、これに限らず角度付け又はオフセットされていても良い。スイングレバー２３の側面には、略円筒面状のなだらかな突起２３ｂが形成されており、かかる突起２３ｂにナット２９が当接するようになっている。

センサ２４は、スイングレバー２３の枢動量をエンコーダなどを用いて検出するものであるが、ハウジング２１に必ずしも設ける必要はなく、例えばクラッチレバー１２近傍に設けて、その動作量を検出しても良い。

本実施の形態の動作について説明する。図２において、ワイヤーケーブルは、自動二輪車のクラッチ装置のバネＳ（図２では簡略化して図示）により、常にエンジン側に向かって付勢されている。ここで、自動二輪車に乗るライダーが、バネＳの付勢力に抗してクラッチレバー１２を握ることで、クラッチレバー側部分１４Ａが引っ張られ、スイングレバー２３が枢動軸３０周りに（図３で矢印Ａ方向に）枢動する。その枢動量をセンサ２４が検出し、それに応じた出力信号として制御手段であるＣＰＵ（図２）に出力する。センサ２４からの出力信号を入力したＣＰＵは、枢動量（枢動量を微分した角速度を更に求めても良い）を演算し、それに基づき電動モータ２２に駆動信号を出力する。

電動モータ２２の回転軸２２ａが回転すれば、カップリング２５を介してねじ軸２６が回転し、ナット２９が軸線方向に移動して、スイングレバー２３が矢印Ａ方向に枢動するのをアシストする。従って、クラッチレバー１２を操作したライダーの動作に対して、直ちに電動モータ２２が反応しスイングレバー２３に補助動力を出力し、スイングレバー２３に連結されたエンジン側部分１４Ｂを介してクラッチ装置が動力切断を行うため、ライダーの負担が軽減されることとなる。又、ボールスクリュー機構は、コンパクトであり且つ低フリクションで高効率であるため、自動二輪車に搭載するアクチュエータ装置２０に用いるのに好適である。

一方、ライダーが握っていたクラッチレバー１２を放すと、バネＳによりエンジン側部分１４Ｂを介して引っ張られたスイングレバー２３が、枢動軸３０周りに（図３で矢印Ｂ方向に）枢動する。スイングレバー２３が枢動することで、ナット２９を図で右方に押圧すると、ナット２９の軸線方向移動がねじ軸２６の回転にスムーズに変換されるため、スイングレバー２３の枢動を妨げることがなく、ワイヤーケーブル部分１４Ｂを介してクラッチ装置が動力伝達を再開することができる。かかる場合、スイングレバー２３はナット２９に当接したままであるため、ライダーがクラッチレバー１２を放すのを途中で止めれば、ナット２９もそれに追随して止まり、更にライダー１２がクラッチレバー１２を握り返すと、直ちに電動モータ２２が反応しスイングレバー２３に補助動力を出力するので、微妙なクラッチワークにも対処でき、ライダーに違和感を与えることがない。

本実施の形態においては、スイングレバー２３は、ナット２９より図３で矢印Ａ方向に押されるときは一緒に移動するが、ナット２９に関わらず、独立して矢印Ａ方向に（即ち第１の位置に向かって）移動自在となっている。従って、図３に示す状態で、電動モータ２２などに異常が生じた場合には、非アシスト式のクラッチ装置と同様に、ライダーがクラッチレバー１２を握れば、ワイヤーケーブル部分１４Ａを介してスイングレバー２３が矢印Ａ方向に枢動し、スイングレバー２３に連結されたワイヤーケーブル部分１４Ｂを介してクラッチ装置が動力切断を行うことができるため、修理工場まで自力でたどり着くことができる。尚、極めて頻度は低いが、クラッチが切断された状態である第１の位置で、電動モータ２２に不具合が生じる可能性もある。かかる場合、例えばハウジング２１の外部から工具を差し込んで、ねじ軸２６を回して図３に示す位置へと復帰させれば、上述したようにライダーの握力だけでクラッチの切断・接続が可能となる。

図４は、第２の実施の形態にかかるアクチュエータ装置１２０の正面断面図である。本実施の形態は、クラッチレバーを握ることで発生した油圧を用いてクラッチ装置を動作させるシステムに適用できるものである。図４において、クラッチレバー側のオイルホース１１４Ａに接続されたハウジング１２１のシリンダ部１２１ａには、移動部材としてのピストン１４０が摺動可能に配置されており、エンジン側のオイルホース１１４Ｂに接続されたハウジング１２１のシリンダ部１２１ｂには、移動部材としてのピストン１４１が摺動可能に配置されている。シリンダ部１２１ａ、１２１ｂ、オイルホース１１４Ａ、１１４Ｂ内には作動油が密封されている。

スイングレバー２３は、シリンダ部１２１ａ、１２１ｂから突出した対向するピストン１４０，１４１の間に配置されている。ピストン１４０，１４１は直線状に対向している必要はなく、両者がオフセットされていても良い。尚、その他の構成については、電動モータとボールスクリュー機構の配置が逆になったことを除けば、上述した実施の形態と同様であるので、同じ符号を付すことで説明を省略する。

本実施の形態の動作について説明する。自動二輪車に乗るライダーがクラッチレバーを握ると、不図示の油圧ピストンが押され、クラッチレバー側のオイルホース１１４Ａを介して、ハウジング１２１のシリンダ部１２１ａ内に油圧が伝達される。シリンダ部１２１ａ内の油圧上昇に応じて、ピストン１４０が図４で右方へと移動するので、スイングレバー２３が枢動軸３０周りに（図４で矢印Ａ方向に）枢動する。その枢動量をセンサ２４が検出し、それに応じた出力信号としてＣＰＵ（図２）に出力する。センサ２４からの出力信号を入力したＣＰＵは、枢動量（枢動量を微分した角速度を更に求めても良い）を演算し、それに基づき電動モータ２２に駆動信号を出力する。

電動モータ２２の回転軸２２ａが回転すれば、カップリング２５を介してねじ軸２６が回転し、ナット２９が軸線方向に移動して、スイングレバー２３が矢印Ａ方向に枢動するのをアシストする。従って、クラッチレバー１２を操作したライダーの動作に対し、直ちに電動モータ２２が反応しスイングレバー２３に補助動力を出力し、スイングレバー２３がピストン１４１を押圧し、シリンダ部１２１ｂ内の油圧が上昇し、エンジン側オイルホース１１４Ｂを介してクラッチ装置に伝達することで、プレッシャープレート等を押圧する不図示の油圧発生用ピストンを駆動して動力切断を行うため、ライダーの負担が軽減されることとなる。

一方、ライダーが握っていたクラッチレバーを放すと、スイングレバー２３が、枢動軸３０周りに（図４で矢印Ｂ方向に）枢動する。その枢動をセンサ２４が検出し、それに応じた出力信号としてＣＰＵ（図２）に出力する。センサ２４からの出力信号を入力したＣＰＵは、電動モータ２２に駆動信号を出力するため、電動モータ２２の回転軸２２ａが高速に逆回転し、ねじ軸２６の回転を通じてナット２９を軸線方向に移動させ、スイングレバー２３が矢印Ｂ方向に枢動するのを妨げないようになっている。スイングレバー２３が矢印Ｂ方向に枢動すれば、ピストン１４１が戻りクラッチ装置が動力伝達を再開する。尚、センサ２４の代わりに、シリンダ部１２１ａ内の油圧を検出する検出手段を設け、その検出結果に応じてＣＰＵが、間接的にスイングレバー２３の移動量を求めて電動モータ２２を駆動しても良い。

図５は、第３の実施の形態にかかるアクチュエータ装置２２０の前側カバーを切り欠いて示す正面図である。図６は、図５の構成をVI-VI線で切断して矢印方向に見た図である。本実施の形態は、図３の実施の形態に対し、スイングレバーの構成が主として異なる。より具体的には、図６に示すように、スイングレバー２２３の先端が二股状に別れ、その間をねじ軸２６が通過するようになっている。従って、ナット２９は、２点Ｐ１、Ｐ２でスイングレバー２２３に当接することとなる。

しかるに、スイングレバー２２３の形状精度の問題から、ナット２９が２点Ｐ１、Ｐ２で一様に当接せず、いわゆる片当たりが生じる恐れがある。片当たりが生じると、ナット２９にモーメント力が加わり、ボールスクリュー機構に偏荷重を与えて寿命を低下させる恐れがある。そこで、本実施の形態では、枢動軸２３０と、それに嵌合したスイングレバー２２３とに、枢動軸２３０の軸線に直交する孔２３０ａ、２２３ｃを穿設し、それらに調心ピン２５０を嵌合させることで、枢動軸２３０とスイングレバー２２３とを連結している。

本実施の形態によれば、枢動軸２３０に対し、スイングレバー２２３は、それらの間のガタ分だけ調心ピン２５０の周りを相対回転可能となっている。従って、ナット２９がスイングレバー２２３に片当たりするような場合、例えば点Ｐ１のみが当たる場合には、点Ｐ１の法線に基づくモーメントがスイングレバー２２３に付与されて、調心ピン２５０の周りに回転する（調心する）ため、ナット２９が点Ｐ２にも当たるようになり、即ち片当たりが防止されることとなる。

以上、本発明を実施例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、本発明は、自動二輪車のみならず、クラッチレバーでクラッチ装置を操作する三輪、四輪バギー等にも用いることができる。

本実施の形態のアクチュエータ装置を搭載した自動二輪車の側面図である。 アクチュエータ装置を含むクラッチアシスト機構の概略構成図である。 アクチュエータ装置の正面断面図である。 第２の実施の形態にかかるアクチュエータ装置１２０の正面断面図である。 第３の実施の形態にかかるアクチュエータ装置２２０の前側カバーを切り欠いて示す正面図である。 図５の構成をVI-VI線で切断して矢印方向に見た図である。

符号の説明

１２ クラッチレバー
１４Ａ、１４Ｂ ワイヤーケーブル部分
２０，１２０，２２０ アクチュエータ装置
２１，１２１，２２１ ハウジング
２２ 電動モータ
２３，２２３ スイングレバー
２６ ねじ軸
２９ ナット
３０ 枢動軸
１１４Ａ，１１４Ｂ オイルホース

Claims (4)

1. クラッチレバーの操作に応じて、第１の位置に移動することによって原動機と車輪との間の動力伝達を中断し、第２の位置に移動することによって前記原動機と前記車輪との間の動力伝達を再開する移動部材に、補助動力を付与するアクチュエータ装置において、
   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、
   前記電動モータの動力を前記移動部材に伝達する動力伝達機構と、
   前記移動部材の移動量を検出する検出手段と、
   前記検出手段の検出結果に基づいて、前記電動モータを駆動制御する制御手段とを備え、
   前記動力伝達機構は、
   前記電動モータの回転軸に連結された回転要素と、前記移動部材を移動させる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を有し、
   前記移動部材は、前記軸線方向移動要素と独立して、前記第１の位置へと移動可能となっていることを特徴とするアクチュエータ装置。
2. 前記移動部材は、クラッチ装置とケーブルを介して連結されていることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ装置。
3. 前記移動部材は、クラッチ装置の油圧配管における油圧発生用ピストンに連結されていることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ装置。
4. 前記移動部材は、前記ハウジングに設けられた枢動軸周りに枢動可能に取り付けられており、且つ前記枢動軸の軸線に直交する直交軸線周りに調整可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のアクチュエータ装置。
   
   

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