JP2007082349A - モータ式アクチュエータの騒音防止機構及びこれを使用した自動変速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 モータ式アクチュエータにおいて、モータと出力軸の連結部から生じる騒音を減少させる。
【解決手段】 モータシャフト２６の先端部に互いに平行に対向する１対の平面部２７ａを有する二面幅突部２７を形成し、出力軸１５の一端面には二面幅突部が多少の隙間をおいて挿入可能な係合凹部１７を形成する。二面幅突部の中間部には全外周にわたり溝２７ｂを形成し、この溝内には二面幅突部が係合凹部内に挿入された状態では係合凹部の内面に弾性的に押圧される環状の緩衝材２８を嵌着する。係合凹部は、長方形断面形状の二面幅穴とするのがよい。また係合凹部の内面の開口側となる端縁には外向きに開く面取り部１７ｂを形成するのがよい。
【選択図】 図２

Description

本発明は、選択歯車式変速機のギヤシフト装置などの被動機器を作動させるのに適したモータ式アクチュエータの騒音防止機構及びこれを使用した自動変速装置に関する。

この種の自動変速装置のギヤシフト装置などを作動させるのに使用するモータ式アクチュエータとしては、例えば特許文献１に記載された技術がある。この技術では、モータとこれにより回転される出力軸よりなるアクチュエータにより、ラック・ピニオン機構を介してギヤシフト装置のシフトアンドセレクトシャフトを軸線方向に往復駆動して、変速ギヤを切り換えるシフトフォークが設けられた複数のフォークシャフトのうちから１本を選択するようにしている。この従来技術では、出力軸はモータシャフトと一体的に形成されて、この出力軸の先端部にシフトアンドセレクトシャフトを軸線方向に往復駆動するラックが形成されている。
特開２００４−３０８６７８号公報（段落〔００１８〕、図１）。

上述した従来技術では出力軸がモータシャフトと一体的に形成されているので、モータは長大なモータシャフトを有する専用の特殊なものとなるという難点があり、これを解決する手段としては、予め別体に形成した出力軸をモータシャフトと連結する構造が考えられる。そのようにした場合には、連結構造部の製造コストの増大を少なくするために、モータシャフトの先端部には互いに平行な１対の平面部を有する二面幅突部を形成し、これを出力軸の一端面に形成した二面幅穴に挿入して連結することが考えられる。このような連結構造では、各部品の製造誤差や組付誤差があってもこじれを生じることなくモータシャフトから出力軸に回転を伝達できるようにするために、二面幅突部とこれが挿入される二面幅穴の間にはある程度の隙間を設ける必要がある。このため回転の開始時には、不作動時に二面幅突部と二面幅穴の間に生じている隙間に相当する分だけモータシャフトが回転して二面幅突部の対角線上となる各角部が二面幅穴の内面に当接してから回転の伝達が開始されるが、その際に回転している二面幅突部の各角部は停止している出力軸の二面幅穴の内面に瞬間的に当接されるので激しい衝突となり、また回転の停止時にも、モータシャフトが停止しても出力軸は前記隙間の分だけ慣性により回転して、二面幅穴の内面が二面幅突部の角部に激しく衝突されるので騒音が生じるという問題がある。本発明はこのような問題を解決することを目的とする。

このために、本発明によるモータ式アクチュエータの騒音防止機構は、モータと、このモータにより回転されて被動機器を駆動する出力軸よりなるモータ式アクチュエータにおいて、モータのモータシャフトの先端部には直径方向において互いに平行に対向する１対の平面部を有する二面幅突部を形成し、出力軸の一端面には二面幅突部が多少の隙間をおいて同軸的に挿入可能な係合凹部を形成し、二面幅突部の長手方向中間部には全外周にわたり溝を形成し、溝内には二面幅突部が係合凹部内に挿入された状態では係合凹部の内面に弾性的に押圧される環状の緩衝材を嵌着したことを特徴とするものである。

前項に記載のモータ式アクチュエータの騒音防止機構において、係合凹部は、長方形断面形状の二面幅穴とすることが好ましい。

前２項に記載のモータ式アクチュエータの騒音防止機構において、係合凹部の内面の開口側となる端縁には外向きに開く面取り部を形成することが好ましい。

前３項に記載のモータ式アクチュエータの騒音防止機構において、緩衝材は柔軟弾性材料を素材とする円環状のＯリングとすることが好ましい。

また本発明による自動変速装置は、ギヤシフト装置により選択歯車式変速機のギヤシフトを行う自動変速装置において、前各項に記載の騒音防止機構を備えたモータ式アクチュエータによりギヤシフト装置を作動させたことを特徴とするものである。

請求項１の発明によれば、モータのモータシャフトの先端部には直径方向において互いに平行に対向する１対の平面部を有する二面幅突部を形成し、出力軸の一端面には二面幅突部が多少の隙間をおいて同軸的に挿入可能な係合凹部を形成し、二面幅突部の長手方向中間部には全外周にわたり溝を形成し、溝内には二面幅突部が係合凹部内に挿入された状態では係合凹部の内面に弾性的に押圧される環状の緩衝材を嵌着したので、緩衝材の弾性変形により出力軸にモータシャフトのトルクが伝達されて回転され、この伝達トルクがある限度を越えるまではモータシャフトの二面幅突部の対角線上となる各角部が出力軸の係合凹部の内面に当接することはない。従って回転の開始時及び停止時において二面幅突部の各角部が係合凹部の内面に当接される際の当接速度も押圧力も減少されるので、二面幅突部の各角部と係合凹部の内面との衝突は緩和され、従ってこれにより生じる騒音は大幅に減少される。

係合凹部は長方形断面形状の二面幅穴とした請求項２の発明によれば、二面幅突部の各角部に当接される二面幅穴の対向する１対の内面は両側部において互いに連結されて補強されるので、出力軸とモータシャフトの連結部の伝達トルクを増大させ、あるいは耐久性を高めることができる。

係合凹部の内面の開口側となる端縁には外向きに開く面取り部を形成した請求項３の発明によれば、係合凹部の内面に弾性的に押圧される環状の緩衝材はこの面取り部により案内されて係合凹部の内面に挿入されるので、出力軸とモータシャフトの連結が容易になり、また緩衝材が傷つくおそれが減少するので耐久性を高めることができる。

緩衝材は柔軟弾性材料を素材とする円環状のＯリングとした請求項４の発明によれば、緩衝材の製造が容易になるので、モータ式アクチュエータの騒音防止機構の製造コストを低下させることができる。

また請求項５の自動変速装置の発明によれば、前各項に記載の騒音防止機構を備えたモータ式アクチュエータによりギヤシフト装置を作動させたので、モータ式アクチュエータの作動に伴う自動変速装置の騒音は大幅に減少される。

以下に、図１〜図３により、本発明によるモータ式アクチュエータの騒音防止機構を実施するための最良の形態の説明をする。この実施形態は、シフトアンドセレクトシャフトを軸線方向に往復駆動して、シフトフォークが設けられた複数のフォークシャフトのうちから１本を選択して変速ギヤの切り換えを行う選択歯車式変速機のギヤシフト装置に本発明を適用したものである。

図１に示すように、自動変速装置のハウジング１０はねじ止めなどにより互いに固定された変速機ハウジング１１とアクチュエータハウジング１２よりなり、変速機ハウジング１１内には選択歯車式変速機（図示省略）およびこの選択歯車式変速機のギヤシフトを行うためのギヤシフト装置（次に述べるシフトアンドセレクトシャフト１８を除き図示省略）が設けられている。両ハウジング１１，１２内には、それらの合い面と直交して、ギヤシフト装置の一部であるシフトアンドセレクトシャフト１８が設けられ、その一端部１８ａはアクチュエータハウジング１２に形成された有底筒部１２ａに、軸受ブッシュ１３を介して軸線方向摺動および回動可能に支持されている。シフトアンドセレクトシャフト１８には一端部１８ａに続いて、台形断面形状の多数の環状溝よりなるラック１９及びスプライン１８ｂが形成されている。

アクチュエータハウジング１２内には、シフトアンドセレクトシャフト１８と立体的に直交するように、出力軸１５が配設されている。出力軸１５の前端側（図１において左側）の小径部１５ａと基端側の大径部１５ｂは、アクチュエータハウジング１２に形成された第１軸受孔１２ｂ及び第２軸受孔１２ｃにより回転自在に支持され、小径部１５ａの手前にはラック１９と噛合するピニオン１６が形成されている。アクチュエータハウジング１２には、出力軸１５の基端側となる後部に、出力軸１５と同軸的にセレクトモータ（モータ）２５が取り付けられ、そのモータシャフト２６の先端部は出力軸１５の後端部に連結されている（詳細は後述）。この実施形態のセレクトモータ２５は、制御装置（図示省略）によりフィードバック制御される直流モータであるが、ステップモータを使用することも可能である。このセレクトモータ２５と出力軸１５が、ピニオン１６及びラック１９を介してシフトアンドセレクトシャフト１８を軸線方向に往復駆動すると共に複数のセレクト位置に停止して、変速ギヤを切り換えるシフトフォークが設けられた複数のフォークシャフトのうちから１本を選択するモータ式アクチュエータの主要部材を構成している。変速機ハウジング１１には、シフトアンドセレクトシャフト１８を軸線方向に沿った複数のセレクト位置に弾性的に位置決め保持するデテント装置（図示省略）が設けられている。

シフトアンドセレクトシャフト１８のスプライン１８ｂに軸線方向摺動自在に係合されたセクタギヤ２０はアクチュエータハウジング１２に対する軸線方向移動が拘束されており、このセクタギヤ２０にはシフトモータ（図示省略）ににより回転駆動されるシフトピニオン２１が噛合されている。このシフトモータとシフトピニオン２１とセクタギヤ２０が、シフトアンドセレクトシャフト１８を往復回動して、前述のように選択されたフォークシャフトを往復動させて変速ギヤを切り換える前述とは別のモータ式アクチュエータの主要部材を構成している。

次に主として図２及び図３により、本発明の要部である、セレクトモータ２５のモータシャフト２６と出力軸１５との連結構造の説明をする。モータシャフト２６の先端部には、中心軸線から等距離で直径方向において互いに平行に対向する１対の平面部２７ａを有する二面幅突部２７が形成され、二面幅突部２７の長手方向中間部には、全外周にわたり一定幅で一定深さの溝２７ｂが形成されている。また出力軸１５のセレクトモータ２５側となる一端面には、断面形状が長方形で中心軸線から等距離で直径方向において互いに平行に対向する１対の平面部１７ａを有する、ある深さの二面幅穴（係合凹部）１７が同軸的に形成されている。二面幅穴１７は、その４面において多少の一定の隙間をおいてモータシャフト２６の二面幅突部２７が同軸的に挿入可能な大きさであり、その一定の隙間は、各部品に許容範囲内の製造誤差や組付誤差があってもこじれを生じることなくモータシャフト２６の二面幅突部２７を出力軸１５の二面幅穴１７内に挿入して、モータシャフト２６側から出力軸１５側に回転を伝達できるような値である。二面幅穴１７の内面の１対の平面部１７ａ及びこれと直交する幅の狭い１対の平面部の開口側となる端縁には、外向きに開く傾斜した面取り部１７ｂが形成されている。

モータシャフト２６の二面幅突部２７は、適度の硬さを有する弾性ゴム等の柔軟弾性材料よりなるＯリング状の緩衝材２８を溝２７ｂに嵌着した状態で、二面幅穴１７内に挿入される。挿入した状態では緩衝材２８は弾性変形されて二面幅穴１７の４つの内面に押圧されるようになっている。前述のようにモータシャフト２６の二面幅突部２７はその４面において多少の隙間をおいて出力軸１５の二面幅穴１７内に挿入されているので、モータシャフト２６と出力軸１５の間に伝達トルクが加われば、先ず緩衝材２８の弾性変形により伝達トルクを受け、伝達トルクが二面幅突部２７と二面幅穴１７の間の隙間、緩衝材２８の寸法及び硬度により与えられる所定の値を越えてから、二面幅突部２７の対角線上となる１対の角部が二面幅穴１７の平面部１７ａに当接して伝達トルクを受けるようになる。

次に上述した実施形態の作動の説明をする。セレクトモータ２５の不作動状態では、シフトアンドセレクトシャフト１８はデテント装置により、軸線方向に沿った複数のセレクト位置の何れか１つに弾性的に位置決め保持されている。シフトアンドセレクトシャフト１８を別のセレクト位置に移動する信号が制御装置から与えられれば、セレクトモータ２５は作動して出力軸１５を回転させ、ピニオン１６及びラック１９を介してシフトアンドセレクトシャフト１８を所定方向に移動させる。セレクトモータ２５は、シフトアンドセレクトシャフト１８の軸線方向位置を検出するストロークセンサ（図示省略）によりフィードバック制御され、シフトアンドセレクトシャフト１８が指令されたセレクト位置に達すればセレクトモータ２５は停止され、シフトアンドセレクトシャフト１８は停止されて、デテント装置によりそのセレクト位置に位置決め保持される。

セレクトモータ２５の不作動状態では、二面幅突部２７の溝２７ｂ内に嵌着された緩衝材２８は二面幅穴１７の内面に弾性的に押圧されているので、モータシャフト２６の二面幅突部２７と出力軸１５の二面幅穴１７の間には隙間が生じている。セレクトモータ２５が作動されれば、モータシャフト２６の回転は、先ず二面幅突部２７の溝２７ｂ内に嵌着された緩衝材２８を介して二面幅穴１７の各平面部１７ａに伝達されて出力軸１５が回転を開始し、モータシャフト２６と出力軸１５の間の伝達トルクがある限度を越えるまではモータシャフト２６の二面幅突部２７の対角線上となる各角部が出力軸１５の二面幅穴１７内面の各平面部１７ａに当接することはない。

この伝達トルクが増大するにつれて緩衝材２８が圧縮され、伝達トルクがある限度を越えるとモータシャフト２６の二面幅突部２７の各角部が出力軸１５の二面幅穴１７内面の各平面部１７ａに当接してトルクの伝達がなされるようになるが、その際には出力軸１５は相当な速度で回転されており、二面幅突部２７の各角部と各平面部１７ａの当接は伝達トルクの増大に応じて穏やかになされ、当接の際の押圧力も速度も減少されるので、二面幅突部２７の各角部と二面幅穴１７の各平面部１７ａとの衝突は緩和され、従ってこれにより生じる騒音は大幅に減少される。

セレクトモータ２５の停止の際には、モータシャフト２６が停止しても出力軸１５は慣性により回転して、二面幅突部２７の作動開始時とは逆の対角線上となる各角部が出力軸１５の二面幅穴１７内面の各平面部１７ａに当接しようとするが、作動開始時と同様、この慣性によるトルクは先ず緩衝材２８を介して受け止められ、このトルクがある限度を越えると二面幅突部２７の各角部が二面幅穴１７内面の各平面部１７ａに当接して受け止められ、当接の際の押圧力も速度も減少される。従って、二面幅突部２７の各角部と二面幅穴１７の各平面部１７ａとの衝突は緩和されるので、これにより生じる騒音も大幅に減少される。

上述した実施形態によれば、出力軸１５とモータシャフト２６の連結部は二面幅突部２７と二面幅穴１７よりなり、加工がきわめて手簡単であるので製造コストを低下させることができる。また上述した実施形態では、出力軸１５に形成する係合凹部１７は断面が長方形である深さの二面幅穴として形成し、このようにすればモータシャフト２６の二面幅突部２７の対角線上となる各角部が当接する出力軸１５の二面幅穴１７内面の各平面部１７ａが両側部において互いに連結されて補強されるので、二面幅突部２７と出力軸１５の間の伝達トルクを増大させ、あるいは二面幅穴１７の耐久性を高めることができる。しかしながら本発明はこれに限られるものではなく、強度が許す限りにおいて、図３の二点鎖線１７ｃに示すように、係合凹部１７を溝形に形成してもよく、そのようにすれば製造コストを一層低下させることができる。

また上述した実施形態では、二面幅穴１７の内面の１対の平面部１７ａ及びこれと直交する平面部の開口側となる端縁には、外向きに開く傾斜した面取り部１７ｂが形成しており、このようにすれば係合凹部１７の内面に弾性的に押圧される環状の緩衝材２８はこの面取り部１７ｂにより案内されて係合凹部１７の内面に挿入されるので、出力軸１５とモータシャフト２６の連結が容易になり、また緩衝材２８が傷つくおそれが減少するので耐久性を高めることができる。

さらに上述した実施形態によれば、緩衝材２８は円環状のＯリングとしており、このようにすれば緩衝材２８の製造が容易になるので、製造コストを低下させることができる。しかしながら本発明はこれに限られるものではなく、自由状態における緩衝材２８の平面形状は、二面幅突部２７の溝２７ｂの形状に合わせた略長方形の枠状としてもよく、そのようにすれば緩衝材２８の四隅部に充分な量の柔軟弾性材料を配置することができるので、二面幅突部２７の各角部が二面幅穴１７の平面部１７ａに当接するまでの伝達トルクを高めることができる。

また上述した実施形態では、選択歯車式変速機の変速ギヤをギヤシフト装置により切り換える自動変速装置に本発明によるモータ式アクチュエータを適用しており、このようにすればモータ式アクチュエータの作動に伴う自動変速装置の騒音は大幅に減少される。しかしながら本発明はこれに限られるものではなく、自動変速装置以外の種々の被動機器を作動させるの使用することができる。

本発明によるモータ式アクチュエータの騒音防止機構の一実施形態の全体構造を示す平面図である。 図１に示す実施形態の要部を示す部分拡大断面図である。 図２の３−３断面図である。

符号の説明

１５…出力軸、１７…係合凹部（二面幅穴）、２５…モータ（セレクトモータ）、２６…モータシャフト、２７…二面幅突部、２７ａ…平面部、２７ｂ…溝、２８…緩衝材（Ｏリング）。

Claims (5)

1. モータと、このモータにより回転されて被動機器を駆動する出力軸よりなるモータ式アクチュエータにおいて、前記モータのモータシャフトの先端部には直径方向において互いに平行に対向する１対の平面部を有する二面幅突部を形成し、前記出力軸の一端面には前記二面幅突部が多少の隙間をおいて同軸的に挿入可能な係合凹部を形成し、前記二面幅突部の長手方向中間部には全外周にわたり溝を形成し、前記溝内には前記二面幅突部が前記係合凹部内に挿入された状態では前記係合凹部の内面に弾性的に押圧される環状の緩衝材を嵌着したことを特徴とするモータ式アクチュエータの騒音防止機構。
2. 請求項１に記載のモータ式アクチュエータの騒音防止機構において、前記係合凹部は、長方形断面形状の二面幅穴であることを特徴とするモータ式アクチュエータの騒音防止機構。
3. 請求項１または請求項２に記載のモータ式アクチュエータの騒音防止機構において、前記係合凹部の内面の開口側となる端縁には外向きに開く面取り部を形成したことを特徴とするモータ式アクチュエータの騒音防止機構。
4. 請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のモータ式アクチュエータの騒音防止機構において、前記緩衝材は柔軟弾性材料を素材とする円環状のＯリングであることを特徴とするモータ式アクチュエータの騒音防止機構。
5. ギヤシフト装置により選択歯車式変速機のギヤシフトを行う自動変速装置において、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の騒音防止機構を備えたモータ式アクチュエータにより前記ギヤシフト装置を作動させたことを特徴とする自動変速装置。
   

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