JP2005304252A - 動力伝達装置用アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】
コストを抑制しつつ、シフトフォーク等の位置を適切に検出できる動力伝達装置用アクチュエータを提供する。
【解決手段】
カバー部材１２内は、シール３２により自動変速機内の潤滑油の進入を阻止しているので、検出棒３３ａをカバー部材１２内でカム部材３０に当接させたセンサ３３は、自動変速機内の潤滑油や温度の影響を受けにくくなり、従って安価なセンサ３３を用いることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、動力伝達装置用アクチュエータに関し、例えば、車両のＡＭＴ、トランスファー、作動装置のシフトオペレータ装置、自動変速機等の動力伝達装置に用いられると好適なアクチュエータに関する。

駆動モータを動力源として自動変速機のシフトを切り替える電動式のシフト切り替え装置が、特許文献１に開示されている。かかる構成において、ねじ軸とナットからなるボールスクリュー機構を動力伝達のために用いている。より具体的には、軸受を介してトランスファハウジングに固定され回転自在となっているねじ軸が、駆動モータとダイレクトに結合され回転を入力されている。ねじ軸に加えられた回転変位は、ナットにより軸線方向変位と変換され、この軸線方向変位が、ナットへ付設された入れ子式管部材、シフトレール、シフトフォークへと伝達され、シフト切り替えが行われるようになっている。
特開平１１−２３２２号公報

ところで、電動式のシフト切り替え装置において、シフト切り替えを適切に行うには、シフトフォークの位置を精度よく検出し、それに応じて駆動モータのオン・オフを制御する必要がある。しかるに、特許文献１の構成では、ねじ軸を駆動モータにダイレクトに連結した上で回転させ、ナットを軸線方向へと変位させているので、シフトフォークの位置を精度よく検出するためには、シフトフォーク近傍で、その変位を検出せざるを得ない。ところが、自動変速機において、シフトフォークが設けられている付近は、一般的に高温の潤滑油が流れる或いは飛散する環境条件が非常に劣悪な場所であり、このような場所に設ける変位センサは、耐油性、耐熱性を兼ね備えていなくてはならず、コスト的に非常に高いものとなっている。又、シフトフォーク付近において、周囲部品との干渉を避けながら変位センサを設けることで、設計の自由度が制限されるという問題もある。更に、トランスファハウジングに変位センサ信号出力用の孔を設けることがあるが、そこから油漏れが生じる恐れもある。

本発明は、かかる従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、コストを抑制しつつ、被駆動部材の位置を適切に検出できる動力伝達装置用アクチュエータを提供することを目的とする。

本発明の動力伝達装置用アクチュエータは、
ハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられた電動モータと、
前記電動モータの回転軸に連結され且つ一端側が閉止されたナットと、前記ナットの開放した他端から外方に延在し被駆動部材に連結されたねじ軸と、前記ナットと前記ねじ軸との間に配置された転動体とを含み、前記ナットの回転運動を、前記ねじ軸の軸線方向運動に変換するボールスクリュー機構と、
前記ナットの外周面とハウジングとの間を密封する密封部材と、
前記密封部材に対して前記ナットの閉止された端部側に配置され、前記ナットの回転位置を検出するセンサと、を有することを特徴とする。

本発明の動力伝達装置用アクチュエータによれば、前記センサは、前記密封部材に対して前記ナットの閉止された端部側に配置され、前記ナットの回転位置を検出するので、前記ねじ軸を被駆動部材としての例えばシフトフォークに連結することで、かかる動力伝達装置用アクチュエータを、自動変速機のシフト切り替え機構に用いた場合、前記センサが検出した前記ナットの回転位置により、シフトフォークの位置を精度よく検出でき、シフトフォーク付近を避けて前記センサを配置することができることから、動力伝達装置設計の自由度が高まる。又、前記センサは、その装置内の潤滑油が前記密封部材により密封される位置に設けられるので、潤滑油の影響を受けにくくなり、安価なセンサを用いることができる。尚、「一端側が閉止されたナット」とは、ナット自体の一端が閉止されている場合、及びナットの一端が別部材で閉止されている場合を含む。

前記電動モータの回転軸に連結されたウォームと、前記ウォームに噛合し且つ前記ナットに連結されたウォームホイールとからなるウォーム機構を有し、前記ウォームホイールは、前記密封部材に対して前記ナットの閉止された端部側に配置されていると、動力伝達装置内において循環する潤滑油内に金属粉が混入した場合でも、前記密封部材により潤滑油がウォームホイールまで飛散することが抑制されるので、潤滑油中の金属粉の噛み込みなどの損傷を回避することができる。

前記ナット及びねじ軸の少なくとも一方には、潤滑油又は空気抜けの通路を形成していると、前記ナットと前記ねじ軸の円滑な相対移動を確保できる。このような通路は、孔でもよい。

次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、第１の実施の形態である動力伝達装置用アクチュエータを含むシフト切り替え機構の断面図であり、図１（ａ）は、ねじ軸が右方に移動した状態を示し、図１（ｂ）は、ねじ軸が左方に移動した状態を示す。図２は、図１の構成をII-II線で切断して矢印方向に見た図である。図３は、ナット端部の分解斜視図である。

図１において、ハウジング本体１１に対して、カバー部材１２が、軸受１８を軸線方向に挟持するようにして、ボルト１０により取り付けられている。ハウジング本体１１とカバー部材１２とで、ハウジングを構成する。尚、ハウジング本体１１内には、自動変速機の潤滑油が飛散しているものとする。

図２において、カバー部材１２には、モータ１３が取り付けられている。モータ１３は、その回転軸１３ａの中央に、ウォーム１３ｂを形成している。回転軸１３ａの端部は、カバー部材１２に対してブッシュ１４により回転自在に支持されている。尚、ウォーム１３ｂは、モータ１３の回転軸１３ａに一体で形成されているが、回転軸１３ａとは別体で形成し、圧入、キー等で回転軸１３ｂに取り付けるようにしても良い。更に、ウォーム軸とモータ軸は、別体としてカップリングやスプラインを介して結合することも可能である。また、それらの材料は炭素鋼等の金属材料であると好ましい。

ウォーム１３ｂは、樹脂製のウォームホイール１５に噛合している。ウォーム１３ｂとともにウォーム機構を構成するウォームホイール１５は、図３に示すように、ナット１６の縮径端１６ａに溶着されている。ウォームホール１５は、溶着に限らず、インジェクションモールドでもよく、あるいは金属リングにウォームホイール１５を溶着した上で、かかる金属リングをナット１６に対して圧入嵌合、キー連結、セレーション連結、非円筒部同士の連結等で少なくとも回転方向に固定するようにしてもよい。ウォーム１３ｂと、ウォームホイール１５の潤滑は、グリース潤滑が好ましい。

ナット１６は、図１に示すように、左端側が開放し右端側が閉止したいわゆる袋状の円筒となっており、その外周面とカバー部材１２の内周面との間には、潤滑油等を密封する密封部材であるシール３２が設けられている。シール３２より軸線方向左方（開放端側）において、ナット１６には半径方向に貫通する孔（通路）１６ｂが形成されている。

図３において、４本のボルト３１により、ナット１６の端面にカム部材３０が固定されている。略円盤状のカム部材３０は、外周縁が軸線方向に延在するように折り曲げられており、外周縁の軸線方向端面によりカム部３０ａを構成している。カム部３０ａの軸線方向幅（高さ）は、図３の点Ａの位置で最も小さく（低く）、点Ｂの位置で最も大きく（高く）なっている。

図１において、カバー部材１２に取り付けられたセンサ３３は、開口１２ａを介して検出棒３３ａをカバー部材１２内へと延在させており、その先端をカム部３０ａの表面に当接させている。

図で右端側が閉止された（左端側は開放してなる）ナット１６は、軸線方向移動要素であるねじ軸１７の周囲に配置されており、軸受１８により、ハウジング本体１１に対して回転自在に支持されているとともに、ハウジング本体１１に対して軸線方向移動が禁止されている。

ねじ軸１７は、図１で左側の小径の丸軸部１７ａと、同図で右側の雄ねじ部１７ｂと、大径の中央部１７ｃとを有する。丸軸部１７ａが、ハウジング１１に対してブッシュ１９を介して支持されることで、ねじ軸１７は、軸線方向に移動可能となっている。雄ねじ部１７ｂの周囲には雄ネジ溝（不図示）が形成されている。ナット１６の内周には雌ネジ溝（不図示）が形成され、ねじ軸１７の雄ネジ溝とナット１６の雌ネジ溝との間に形成された転走路内には、多数の転動体であるボール（不図示）が転動自在に配置されている。よって、ナット１６の回転運動は、ねじ軸１７の軸線方向運動に変換されることとなる。ねじ軸１７、ナット（１６Ａ，１６Ｂ）及びボールによりボールスクリュー機構が構成される。

ねじ軸１７の中央部１７ｃに植設されたピン１７ｄには、被駆動部材であるシフトフォーク２０の一端が嵌合し、ねじ軸１７と一体的に移動するようになっている。シフトフォーク２０の他端（図で上端）は、不図示の自動変速機のシフト切り替え部材に係合している。シフト切り替え部材は、シフトフォーク２０により矢印方向に力を受けることで、シフト切り替えを可能とするものである。尚、シフトフォーク２０は、切り替え部材に係合することで、ねじ軸１７の回転止めの機能も有する。

次に、本実施の形態のシフト切り替え機構の動作について説明する。運転者が不図示のシフトレバーを操作すると、外部の制御装置の制御に従いモータ１３に電力供給が行われ、回転軸１３ａが回転する。回転軸１３ａとともにウォーム１３ｂが回転すると、それに噛合したウォームホイール１４及びナット１６が回転する。ナット１６の回転運動は、転走路内をボールが転動することで低フリクションでねじ軸１７の軸線方向運動に変換され、中央部１７ｃのピン１７ｄに嵌合したシフトフォーク２０が軸線方向に移動して、シフト切り替え部材を移動させる。尚、ウォーム１３Ｂの進み角は、おおよそ４度以下に設定され、モータ１３への電力供給を停止した後にも、逆方向への動力伝達が阻止されるようになっている。上記特許文献１の構成によれば、本実施の形態にように逆方向への動力伝達を阻止する機構を設けておらず、位置保持が不十分となる恐れがあり、更に位置保持を確実に行うために、モータ１３への通電を行うようにすると省エネが図れないという問題がある。

一方、ナット１６が回転すると、カム部材３０も一体的に回転するが、このときセンサ３３の検出棒３３ａは、カム部３０ａの斜面に沿って相対滑動し、その回転に応じて伸縮する。ここでは、シフト切り替え部材がシフト切り替えを完了する位置に達したとき、検出棒３３ａが所定の量だけ伸縮するようになっており、その時点でセンサ３３内で電気的導通が達成され、それにより外部の制御装置へと導通信号が送信される。かかる導通信号を受信した制御装置は、シフトが完了したと判断するので、モータ１３への電力供給を中止するように制御する。

尚、ナット１６とねじ軸１７との間の空間に空気又は潤滑油が満たされている場合でも、ねじ軸１７の移動に応じて、ナット１６の孔１６ｂを介して空気又は潤滑油が外方へと漏れ出るため、内圧が高まることはなく、ねじ軸１７の移動が妨げられないようになっている。

本実施の形態によれば、カバー部材１２内は、シール３２により自動変速機内の潤滑油の進入を阻止しているので、検出棒３３ａをカバー部材１２内でカム部材３０に当接させたセンサ３３は、自動変速機内の潤滑油や温度の影響を受けにくくなり、従って安価なセンサ３３を用いることができる。又、シール３２により、ウォームホイール１５に、自動変速機内における金属粉が混入した潤滑油が飛散することが阻止されるため、ウォームホイール１５の歯面に異物噛み込みなどの不具合が生じることを抑制できる。

図４は、第２の実施の形態にかかるアクチュエータのナットとウォームホイールの断面図である。図４において、ウォームホイール１５’は、左端側が開放し右端側が閉止したいわゆる袋状の円筒となっており、一方、ナット１６’は、右端側が開放している。図示していないが、本実施の形態では、ウォームホイール１５’の右端外周に、カム部材が取り付けられるようになっている。その他の構成に関しては、図１〜３に示す実施の形態と共通であるので、同じ符号を付すことで説明を省略する。

図５は、第３の実施の形態にかかるアクチュエータの断面図である。図５において、ウォームホイール１５’は、左端側が開放し右端側が閉止したいわゆる袋状の円筒となっており、一方、ナット１６’は、右端側が開放しているが、ここに外周フランジ付き円盤状のパッキン３４を嵌め込んでいるので、ナット１６’内部からの油漏れを抑制できる。その他の構成に関しては、図１〜３に示す実施の形態と共通であるので、同じ符号を付すことで説明を省略する。

図６は、第４の実施の形態にかかるアクチュエータの断面図である。図６において、ナット１６には、半径方向に貫通する孔１６ｂ（図６で不図示）が設けられていてもいなくても良い。ねじ軸１７’の中央には、図で右端から中央孔（通路）１７ｅ’が中央部１７ｃまで延在しており、更に中央部１７ｃの外周に開口した半径方向孔１７ｆ’に連通している。本実施の形態によれば、ナット１６とねじ軸１７’との間の空間に空気又は潤滑油が満たされている場合でも、ねじ軸１７’の移動に応じて、中央孔１７ｅ’と半径方向孔１７ｆ’とを介して空気又は潤滑油が外方へと漏れ出るため、内圧が高まることはなく、ねじ軸１７’の移動が妨げられないようになっている。その他の構成に関しては、図１〜３に示す実施の形態と共通であるので、同じ符号を付すことで説明を省略する。

以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。

第１の実施の形態である動力伝達装置用アクチュエータを含むシフト切り替え機構の断面図である。 図１の構成をII-II線で切断して矢印方向に見た図である。 ナット端部の分解斜視図である。 第２の実施の形態にかかるアクチュエータのナットとウォームホイールの断面図である。 第３の実施の形態にかかるアクチュエータの断面図である。 第４の実施の形態にかかるアクチュエータの断面図である。

符号の説明

１１ ハウジング本体
１２ カバー部材
１３ モータ
１５、１５’ ウォームホイール
１６、１６’ ナット
１７、１７’ ねじ軸
２０ シフトフォーク
３０ カム部材
３３ センサ

Claims (3)

1. ハウジングと、
   前記ハウジングに取り付けられた電動モータと、
   前記電動モータの回転軸に連結され且つ一端側が閉止されたナットと、前記ナットの開放した他端から外方に延在し被駆動部材に連結されたねじ軸と、前記ナットと前記ねじ軸との間に配置された転動体とを含み、前記ナットの回転運動を、前記ねじ軸の軸線方向運動に変換するボールスクリュー機構と、
   前記ナットの外周面とハウジングとの間を密封する密封部材と、
   前記密封部材に対して前記ナットの閉止された端部側に配置され、前記ナットの回転位置を検出するセンサと、を有することを特徴とする動力伝達装置用アクチュエータ。
2. 前記電動モータの回転軸に連結されたウォームと、前記ウォームに噛合し且つ前記ナットに連結されたウォームホイールとからなるウォーム機構を有し、前記ウォームホイールは、前記密封部材に対して前記ナットの閉止された端部側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置用アクチュエータ。
3. 前記ナット及びねじ軸の少なくとも一方には、潤滑油又は空気抜けの通路を形成していることを特徴とする請求項１又は２に記載の動力伝達装置用アクチュエータ。
   
   

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