JP2008121714A - クラッチ用アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】大きな減速比を得つつ小型化が可能なアクチュエータを提供すること。
【解決手段】電動モータ３２と、電動モータ３２の出力回転を減速するすべり歯車減速機構（３４、３５）と、すべり歯車減速機構の出力回転を減速する歯車減速機構（３５、３６）と、歯車減速機構の出力回転によってストロークするとともに前記ストロークによって摩擦クラッチ２０の断接、半接合操作を行う出力ロッド３１と、一端がハウジング３３に支持されるとともに他端が歯車減速機構の歯車部材３６の回転を助勢するように支持されるアシストスプリング３７と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、クラッチの断接、半接を行うクラッチ用アクチュエータに関する。

従来、既存のマニュアルトランスミッションにアクチュエータを取り付け、運転者の意思若しくは車両状態により一連の変速操作（クラッチの断接、ギヤシフト、セレクト）を自動的に行うシステムが知られている。こうしたシステムにおいて、クラッチの断接、半接を行うアクチュエータは、ダイヤフラムスプリング等の姿勢を変化させるため、電動のモータなどの駆動力源と出力ロッドを備えている。出力ロッドのストロークには駆動源の大型化に繋がる大きな力が必要となるが、必要とされる駆動力を抑えるため、さらに、モータ非通電状態でもストローク位置を自己保持するため、ウォーム歯車とウォームホイールを用いて減速を行っている。また、アクチュエータは、アシストスプリングと呼ばれる出力ロッドのストロークを助勢する機構を備えている。このように、アクチュエータの動力源に要求される能力が低減されることで、当該動力源やアクチュエータ自体の小型化が図られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−３０１２３８号公報

しかしながら、従来のアクチュエータの構造で大きな減速比を得ようとすると、減速機構（特に、ウォームホイール）が大きくなり、アクチュエータの大型化につながるという課題がある。

本発明の主な課題は、大きな減速比を得つつ小型化が可能なアクチュエータを提供することである。

本発明の一視点においては、クラッチ用アクチュエータにおいて、動力源と、前記動力源の出力回転を減速するすべり歯車減速機構と、前記すべり歯車減速機構の出力回転を減速する一又は複数段の歯車減速機構と、前記歯車減速機構の出力回転によってストロークするとともに前記ストロークによってクラッチの断接、半接合操作を行う出力ロッドと、を備えることを特徴とする。

本発明の前記クラッチ用アクチュエータにおいて、一端がハウジングに支持されるとともに他端が前記歯車減速機構の回転を助勢するように支持されるアシストスプリングを備えることが好ましい。

本発明の前記クラッチ用アクチュエータにおいて、前記すべり歯車減速機構は、前記動力源の回転を出力するとともにウォーム部を有する回転軸と、前記回転軸と噛み合うホイール部を有するウォームホイール部材と、よりなるウォーム式減速機構であり、前記ウォームホイール部材は、前記歯車減速機構を兼ねるように構成されていることが好ましい。

本発明の前記クラッチ用アクチュエータにおいて、前記ウォームホイール部材は、前記ホイール部と同軸並列に一体に回転するとともに前記ホイール部よりも回転半径が小さい第１歯車部を有し、前記歯車減速機構は、前記ウォームホイール部材と、前記第１歯車部と噛み合うとともに前記第１歯車部の回転半径よりも大きい第２歯車部を有する歯車部材と、よりなり、前記出力ロッドは、前記歯車部材に対して回動可能に連結されていることが好ましい。

本発明の前記クラッチ用アクチュエータにおいて、前記第１歯車部および前記第２歯車部は、平歯車、はすば歯車、及び、やまば歯車のいずれか一種の歯車であることが好ましい。

本発明（請求項１−５）によれば、すべり歯車減速機構と歯車減速機構の２段階以上の減速を行うことによりアクチュエータを小型化でき、大きな減速比を得ることができる。これによって、従来技術のように摩耗追従機構を設けたクラッチカバーを使用せずに、通常トランスミッション用のクラッチカバーを流用することができる。

本発明（請求項２）によれば、高エンジントルク用の操作力の大きなクラッチカバーにも対応できる。特に、アシストスプリングによる助勢があれば、大きなクラッチカバーに対しても安定した操作が可能である。

本発明（請求項５）によれば、すべり歯車減速機構による減速を先に行うことで２段目以降にくる歯車減速機構の回転数が低減され、周波数を低くすることができ、ギヤノイズを抑えることができる。特に、はすば歯車や、やまば歯車を用いれば、ギヤノイズが十分に抑制される。

（実施形態１）
本発明の実施形態１に係るアクチュエータについて図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態１に係るクラッチ用アクチュエータが適用されるクラッチ装置の構成を模式的に示した概略断面図である。図２は、本発明の実施形態１に係るクラッチ用アクチュエータが適用されるクラッチ装置におけるクラッチの一部を切り欠いた状態の構成を模式的に示した正面図である。図３は、本発明の実施形態１に係るクラッチ用アクチュエータの構成を模式的に示した断面図である。図４は、本発明の実施形態１に係るクラッチ用アクチュエータを模式的に示した図３のＸ−Ｘ´間の断面図である。

このクラッチ装置は、エンジン（図示せず）と変速機（図示せず）との間に配設される摩擦クラッチ２０と、摩擦クラッチ２０を操作するアクチュエータ３０とを含んで構成されている。制御装置（図示せず）によりこのアクチュエータ３０が駆動制御されることで、摩擦クラッチ２０の係合状態が変化するようになっている。

摩擦クラッチ２０は、主な構成要素として、フライホイール２１と、クラッチカバー２２と、クラッチディスク２３と、プレッシャプレート２４と、ダイヤフラムスプリング２５と、レリーズベアリング２６と、内側ハウジング１２と、外側ハウジング１３と、環状ピストン１５と、スプリング１６と、を備えている。

フライホイール２１は、鋳鉄製の円板であり、エンジンのクランクシャフト１０にボルト固定されており、クランクシャフト１０と一体的に回転するようになっている。

クラッチカバー２２は、略円筒形状であって、円筒部２２ａと、円筒部２２ａの内周側に形成されたフランジ部２２ｂと、円筒部２２ａの内周縁に周方向に等間隔で形成された複数の支点形成部２２ｃとを有する。クラッチカバー２２は、円筒部２２ａの外周部にてフライホイール２１にボルト固定されており、フライホイール２１と一体的に回転するようになっている。

クラッチディスク２３は、エンジン（図示せず）の動力を変速機（図示せず）に伝達する摩擦板である。クラッチディスク２３は、フライホイール２１とプレッシャプレート２４との間に配設され、中央部にて変速機の入力軸１７とスプライン係合し、変速機の入力軸１７に対して軸方向に移動可能になっている。クラッチディスク２３の外周部の両面には、摩擦材からなるクラッチフェーシング２３ａ、２３ｂがリベットにより張り付け固定されている。クラッチディスク２３は、エンジンのトルク変動を緩衝する機能を有する。

プレッシャプレート２４は、クラッチディスク２３をフライホイール２１側に押圧してフライホイール２１との間に挟み込み、クラッチディスク２３をフライホイール２１と摩擦係合させて一体的に回転させるものである。プレッシャプレート２４は、クラッチカバー２２の回転に伴って回転するように、ストラップ２４ａによりクラッチカバー２２と連結されている（図２参照）。

ストラップ２４ａは、積層された複数枚の薄い板ばね材から構成されていて、図２に示したように、その一端がリベットＲ１によりクラッチカバー２２の外周部に固定されるとともに、その他端がリベットＲ２によりプレッシャプレート２４の外周部に設けられた突起部に固定されている（図２参照）。これにより、ストラップ２４ａは、プレッシャプレート２４がフライホイール２１から離間し得るように、プレッシャプレート２４に対して軸方向の付勢力を付与している。

ダイヤフラムスプリング２５は、図１、２に示すように、クラッチカバー２２の円筒部２２ａの内周に沿って放射状に配置された複数（１２本）の弾発性の板材（以下、「レバー部材２５ａ」と称する。）から構成されている。各レバー部材２５ａは、図１に示すように、クラッチカバー２２の支点形成部２２ｃに、各レバー部材２５ａの軸方向両側に配置された一対のリング状の支点部材２５ｂ、２５ｃを介して挟持されている。レバー部材２５ａは、外端部がプレッシャプレート２４をフライホイール２１側に押圧するように作用するとともに、内端部がレリーズベアリング２６を図１の右側に押圧するように作用する。レバー部材２５ａは、内端部がレリーズベアリング２６によってフライホイール２１側に押付けられることで、クラッチカバー２２に対し支点部材２５ｂ、２５ｃを支点としたピボット運動を行い、外端部がプレッシャプレート２４から離れるように動作する。このような動作により、クラッチディスク２３とフライホイール２１との摩擦係合及びその解除の操作を行うことができる。

レリーズベアリング２６は、環状ピストン１５のクラッチディスク２３側の先端部にて取り付けられている。レリーズベアリング２６の内輪は、環状ピストン１５に固定された非回転輪である。レリーズベアリング２６の外輪は、スプリング１６のばね力によってダイヤフラムスプリング２５に常時接合しており、ダイヤフラムスプリング２５と一体的に回転する。

内側ハウジング１２は、環状（ドラム状、筒状）の部材であり、変速機の入力軸１７を包囲するように配設されている。内側ハウジング１２は、シリンダ室の一部である。

外側ハウジング１３は、所定間隔をおいて内側ハウジング１２を包囲するように配され、シリンダ室の一部となる。外側ハウジング１３は、油圧ハウジング４３から油路２７を介して供給された圧油の通路となるポートを有する。

環状ピストン１５は、内側ハウジング１２と外側ハウジング１３の間にて、油室１４の油圧により変速機の入力軸１７の軸方向（図１の左右方向）に摺動可能に作動する部材である。環状ピストン１５は、外側ハウジング１３に収容されていない部位にレリーズベアリング２６が取り付けられている。環状ピストン１５は、油室１４側の端部近傍でシールされている。

スプリング１６は、レリーズベアリング２６をダイヤフラムスプリング２５側に付勢する環状の部材である。

アクチュエータ３０は、出力ロッド３１を進退移動させてクラッチディスク２３の係合状態を変化させるための力を、間接的にダイヤフラムスプリング２５に付与する。アクチュエータ３０は、電動モータ３２と、ハウジング３３と、回転軸３４と、ウォームホイール部材３５と、歯車部材３６と、アシストスプリング３７と、ベアリング３８、３９と、すべり軸受け４０、４１と、ハウジングカバー４２と、油圧ハウジング４３と、シリンダ部材４４と、ピストン部材４５と、シート部材４６と、スプリング４７と、を有する。

電動モータ３２は、直流駆動の動力源であり、制御装置（図示せず）からの給電により回転軸３４を正逆両方向に回転駆動する。

ハウジング３３は、出力ロッド３１、回転軸３４、ウォームホイール部材３５、歯車部材３６、アシストスプリング３７、ベアリング３８、３９、及びすべり軸受け４０、４１を収容する片開きハウジングである。ハウジング３３は、車両の適宜箇所に固定され、電動モータ３２を支持する。ハウジング３３は、電動モータ３２の回転軸３４が図３において左上方向に突出している。ハウジング３３には、軸部３５ｂの片側と対応する位置にベアリング３９が取り付けられている（図４参照）。ハウジング３３には、軸部３６ｂの片側と対応する位置にすべり軸受け４１が取り付けられている（図４参照）。ハウジング３３には、シート部材３７ｂを回動可能に支持する支持ピン３３ａが取り付けられている（図３参照）。ハウジング３３には、出力ロッド３１の先端部付近に形成された開口部に油圧ハウジング４３が取り付けられている（図３参照）。ハウジング３３には、収容部を覆うハウジングカバー４２が取り付けられている（図４参照）。ハウジング３３は、所定の部位において、歯車部材３６の回転を規制する規制壁３３ｂを有する。

回転軸３４は、電動モータ３２によって駆動回転するすべり歯車減速機構の一部を構成する回転軸であり、ハウジング３３内に収容されている。回転軸３４の基端部（図３の左上側）及び先端部（図３の右下側）は、それぞれハウジング３３に軸支されている。回転軸３４の軸線方向略中間部には、ウォームホイール部材３５のホイール部３５ａと噛み合うウォーム部３４ａが形成されている。

ウォームホイール部材３５は、回転軸３４に噛合連結されたすべり歯車減速機構と、歯車部３６ａと噛合連結された歯車減速機構と、の両方の機構の一部を構成する回転部材であり、ハウジング３３内に収容されている。ウォームホイール部材３５は、ホイール部３５ａと、軸部３５ｂと、歯車部３５ｃと、を有する。ホイール部３５ａは、回転軸３４に噛合連結されるすべり歯車減速機構の一部を構成する。ホイール部３５ａは、軸部３５ｂに対し相対回転不能に固定されている。軸部３５ｂは、ホイール部３５ａと歯車部３５ｃの回転軸となる部分であり、一端がベアリング３９を介して回転可能にハウジング３３に取り付けられており、他端がベアリング３８を介して回転可能にハウジングカバー４２に取り付けられている。軸部３５ｂには、歯車部３５ｃが形成されている。歯車部３５ｃは、歯車部材３６の歯車部３６ａと噛み合う歯車減速機構の一部を構成し、軸部３５ｂを介してホイール部３５ａと同軸並列に一体に回転する。歯車部３５ｃの外周部には、例えば、平歯車、はすば歯車、やまば歯車が形成されている。歯車部３５ｃは、ホイール部３５ａ及び歯車部３６ａの回転半径よりも小さく構成されている。

なお、すべり歯車減速機構は、実施形態１では、回転軸３４のウォーム部３４ａと、ウォームホイール部材３５のホイール部３５ａとがすべり可能に噛み合ったウォーム減速機構であるが、ウォームと冠歯車がすべり可能に噛み合ったすべり歯車減速機構、ウォームとかさ歯車がすべり可能に噛み合ったすべり歯車減速機構などであってもよい。

歯車部材３６は、歯車部３５ｃと噛合連結された歯車減速機構の一部を構成する略扇状の回転部材であり、ハウジング３３内に収容されている。歯車部材３６は、歯車部３６ａと、軸部３６ｂと、支持ピン３６ｃと、支持ピン３６ｄと、を有する。歯車部３６ａは、ウォームホイール部材３５の歯車部３５ｃと噛み合う歯車減速機構の一部を構成し、軸部３６ｂに対して相対回転不能に取り付けられている。歯車部３６ａに外周部には、例えば、平歯車、はすば歯車、やまば歯車が形成されている。歯車部３６ａは、歯車部３５ｃの回転半径よりも大きく構成されている。歯車部３６ａには、中間部分に出力ロッド３１を回転可能に支持する支持ピン３６ｃが取り付けられている。歯車部３５ｃには、中間部分であって支持ピン３６ｃと抵触しない部分にシート部材３７ａを回転可能に支持する支持ピン３６ｄが取り付けられている。軸部３６ｂは、歯車部３６ａの回転軸となる部分であり、一端がすべり軸受け４１を介して回転可能にハウジング３３に取り付けられており、他端がすべり軸受け４０を介して回転可能にハウジングカバー４２に取り付けられている。

なお、歯車減速機構は、実施形態１では、歯車部材３６の歯車部３６ａと、ウォームホイール部材３５の歯車部３５ｃの噛み合いによる一段構成のものであるが、さらに減速する必要がある場合は歯車部材３６と同様な歯車部材を追加して多段化してもよい。

アシストスプリング３７は、出力ロッド３１のストロークを助勢するコイルスプリングであり、両端部にシート部材３７ａ、３７ｂが配されている。シート部材３７ａは、支持ピン３３ａに対して回動可能に支持されている。シート部材３７ｂは、支持ピン３６ｄに対して回動可能に支持されている。アシストスプリング３７は、歯車部材３６が回転すると、歯車部材３６に連動して撓み量や傾きが変動する。

ベアリング３８は、ウォームホイール部材３５の軸部３５ｂの一端を回転可能に支持する軸受であり、ハウジングカバー４２に取り付けられている。

ベアリング３９は、ウォームホイール部材３５の軸部３５ｂの他端を回転可能に支持する軸受であり、ハウジング３３に取り付けられている。

すべり軸受け４０は、歯車部材３６の軸部３６ｂの一端を回転可能に支持する軸受であり、ハウジングカバー４２に取り付けられている。

すべり軸受け４１は、歯車部材３６の軸部３６ｂの他端を回転可能に支持する軸受であり、ハウジング３３に取り付けられている。

ハウジングカバー４２は、ハウジング３３の収容部を覆う部材であり、ハウジング３３にボルト固定されている。ハウジングカバー４２には、軸部３５ｂの片側と対応する位置にベアリング３８が取り付けられている（図４参照）。ハウジングカバー４２には、軸部３６ｂの片側と対応する位置にすべり軸受け４０が取り付けられている（図４参照）。

油圧ハウジング４３は、油圧制御機構を構成する部品であり、出力ロッド３１の先端部付近に形成されたハウジング３３の開口部に取り付けられている。油圧ハウジング４３の内部は、ピストン部材４５とシート部材４６がスライド可能に円筒状に形成された油室４３ａを有する。油室４３ａには、作動油が充填されている。油室４３ａ内の作動油は、ピストン部材４５とシート部材４６が押し込まれることで、ポート部４３ｂと油路２７を介してレリーズベアリング２６側の油室１４に供給され、環状ピストン１５を介してレリーズベアリング２６をダイヤフラムスプリング２５側に押し付けてクラッチを切断するように作用する。

シリンダ部材４４は、出力ロッド３１の先端部付近に形成されたハウジング３３の開口部から油圧ハウジング４３にかけて配された円筒状の部材である。シリンダ部材４４の内側には、出力ロッド３１が延在しており、出力ロッド３１の先端部にてピストン部材４５が摺動可能に配されている。

ピストン部材４５は、シリンダ部材４４内にて摺動可能な部材である。ピストン部材４５は、スプリング４７によってシート部材４６を介して出力ロッド３１側に付勢されており、出力ロッド３１の動作によってシリンダ部材４４内を摺動する。ピストン部材４５とハウジング３３の間には、油室４３ａ内の作動油が外部に漏れないようにするためのシール部材が配設されている。ピストン部材４５の内周には、シート部材４６が配設されている。

シート部材４６は、ピストン部材４５に対するスプリング４７の付勢を受ける部材であり、ピストン部材４５とスプリング４７の間に配されている。

スプリング４７は、シート部材４６を介してピストン部材４５を出力ロッド３１側に付勢するためのコイルスプリングである。

次に、本発明の実施形態１に係るアクチュエータの動作について説明する。出力ロッド３１がピストン部材４５を油室４３ａ側に押し込むことで、油室４３ａに油圧を発生させ、圧油をポート部４３ｂと油路２７を介してレリーズベアリング２６側の油室１４に供給され、環状ピストン１５を介してレリーズベアリング２６をダイヤフラムスプリング２５側に押し付けてクラッチを切断する。

出力ロッド３１の動作は、電動モータ３２で発生させた回転動力を、まず、回転軸３４のウォーム部３４ａと、ウォームホイール部材３５のホイール部３５ａとよりなるすべり歯車減速機構にて減速を行い、さらに、ウォームホイール部材３５の歯車部３５ｃと、歯車部材３６の歯車部３６ａとよりなる歯車減速機構にて減速を行い、歯車部材３６の回転動力を出力ロッド３１に伝達させることで、出力ロッド３１がスライドする。

実施形態１によれば、すべり歯車減速機構と歯車減速機構の２段階で減速を行うことで、アクチュエータ３０のサイズを小型にしつつ、大きな減速比を得ることができる。これによって、従来技術のように摩耗追従機構を設けたクラッチカバーを使用せずに、通常トランスミッション用のクラッチカバーを流用することができる。また、高エンジントルク用の操作力の大きなクラッチカバーにも対応できる。さらに、すべり歯車減速機構による減速を先に行うことで２段目にくる歯車減速機構の回転数が低減され、周波数を低くすることができ、ギヤノイズを抑えることができる。

本発明の実施形態１に係るクラッチ用アクチュエータが適用されるクラッチ装置の構成を模式的に示した概略断面図である。 本発明の実施形態１に係るクラッチ用アクチュエータが適用されるクラッチ装置におけるクラッチの一部を切り欠いた状態の構成を模式的に示した正面図である。 本発明の実施形態１に係るクラッチ用アクチュエータの構成を模式的に示した断面図である。 本発明の実施形態１に係るクラッチ用アクチュエータを模式的に示した図３のＸ−Ｘ´間の断面図である。

符号の説明

１０ クランクシャフト
１１ 変速機ケース
１２ 内側ハウジング
１３ 外側ハウジング
１４ 油室
１５ 環状ピストン
１６ スプリング
１７ 入力軸
１８ ベアリング
２０ 摩擦クラッチ
２１ フライホイール
２２ クラッチカバー
２２ａ 円筒部
２２ｂ フランジ部
２２ｃ 支点形成部
２３ クラッチディスク
２３ａ、２３ｂ クラッチフェーシング
２４ プレッシャプレート
２４ａ ストラップ
２５ ダイヤフラムスプリング
２５ａ レバー部材
２５ｂ、２５ｃ 支点部材
２６ レリーズベアリング
２６ａ 力点部
２７ 油路
３０ アクチュエータ
３１ 出力ロッド
３２ 電動モータ（動力源）
３３ ハウジング
３３ａ 支持ピン
３３ｂ 規制壁
３４ 回転軸（すべり歯車減速機構）
３４ａ ウォーム部
３５ ウォームホイール部材（すべり歯車減速機構、歯車減速機構）
３５ａ ホイール部
３５ｂ 軸部
３５ｃ 歯車部（第１歯車部）
３６ 歯車部材（歯車減速機構）
３６ａ 歯車部（第２歯車部）
３６ｂ 軸部
３６ｃ 支持ピン
３６ｄ 支持ピン
３７ アシストスプリング
３７ａ、３７ｂ シート部材
３８、３９ ベアリング
４０、４１ すべり軸受け
４２ ハウジングカバー
４３ 油圧ハウジング
４３ａ 油室
４３ｂ ポート部
４４ シリンダ部材
４５ ピストン部材
４６ シート部材
４７ スプリング

Claims (5)

1. 動力源と、
   前記動力源の出力回転を減速するすべり歯車減速機構と、
   前記すべり歯車減速機構の出力回転を減速する一又は複数段の歯車減速機構と、
   前記歯車減速機構の出力回転によってストロークするとともに前記ストロークによってクラッチの断接、半接合操作を行う出力ロッドと、
   を備えることを特徴とするクラッチ用アクチュエータ。
2. 一端がハウジングに支持されるとともに他端が前記歯車減速機構の回転を助勢するように支持されるアシストスプリングを備えることを特徴とする請求項１記載のクラッチ用アクチュエータ。
3. 前記すべり歯車減速機構は、前記動力源の回転を出力するとともにウォーム部を有する回転軸と、前記回転軸と噛み合うホイール部を有するウォームホイール部材と、よりなるウォーム式減速機構であり、
   前記ウォームホイール部材は、前記歯車減速機構を兼ねるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のクラッチ用アクチュエータ。
4. 前記ウォームホイール部材は、前記ホイール部と同軸並列に一体に回転するとともに前記ホイール部よりも回転半径が小さい第１歯車部を有し、
   前記歯車減速機構は、前記ウォームホイール部材と、前記第１歯車部と噛み合うとともに前記第１歯車部の回転半径よりも大きい第２歯車部を有する歯車部材と、よりなり、
   前記出力ロッドは、前記歯車部材に対して回動可能に連結されていることを特徴とする請求項３記載のクラッチ用アクチュエータ。
5. 前記第１歯車部および前記第２歯車部は、平歯車、はすば歯車、及び、やまば歯車のいずれか一種の歯車であることを特徴とする請求項４記載のクラッチ用アクチュエータ。

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