JP2013503255A6 - 電気機械式アクチュエータ装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、車両用の変速機における少なくとも１個のシフト要素のための電気機械式アクチュエータに関する。本発明による電気機械式アクチュエータは、少なくとも１個の駆動手段を備え、この駆動手段はシフト要素を操作するための操作手段に結合する。操作手段は、傾斜輪郭部により動作するトグル機構（３）を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、請求項１の前段においてより詳細に記載する、車両用変速機における少なくとも１個のシフト要素のための電気機械式アクチュエータ装置に関する。

例えば、特許文献１（米国特許出願公開第２００６／０２７８４８９号）及び特許文献２（独国特許出願公開１０２５８８３６号）に、車両用クラッチのための電気機械式クラッチ・アクチュエータが開示されており、これらクラッチ・アクチュエータの作動は付加的に設ける空圧、又は油圧システムで制御される。上述の特許文献２に開示されているクラッチ・アクチュエータは、例えば電磁弁を備え、この電磁弁が２つのピストンチャンバ間における均圧チャネルの開閉を行うことにより、作動変位が制御される。このため、上述の装置においては構造が複雑化し、大きな構造的占有空間が必要になる。

さらに、特許文献３（独国特許第１０１５６３４８号）には、電気機械式ブレーキが開示されている。しかし、この既知のブレーキは、作動させるために多大な作動力が必要になるという欠点を有する。これに加え、複雑な設計構造上の理由により多数の構成部材が必要であるため、大きな構造的占有空間が不可欠である。

米国特許出願公開第２００６／０２７８４８９号明細書 独国特許出願公開１０２５８８３６号明細書 独国特許第１０１５６３４８号明細書

本発明の課題は、上述したタイプの電気機械式アクチュエータ装置を改良することにより、できるだけコンパクトな構造を実現すると共に、僅かな作動力しか必要としない電気機械式アクチュエータ装置を得ることにある。

この課題は、請求項１記載の特徴により解決することができる。他の有利な実施形態は、従属請求項及び図面に記載する。

従って、本発明は、車両用変速機における少なくとも１個のシフト要素のための電気機械式アクチュエータ装置に関する。本発明による電気機械式アクチュエータ装置は、少なくとも１個の駆動手段を備え、この駆動手段はシフト要素を操作するために操作手段に連結する。また、この操作手段は傾斜輪郭部又は類似の部材により動作するトグル機構を有する。

これにより、本発明のアクチュエータ装置に必要な構造上の占有空間が少ないものとすることができる。なぜなら、上述の操作手段は少ない数の構成部材で構成することができるからである。さらに、本発明のアクチュエータ装置においては、傾斜輪郭部で作動するトグル機構を利用することにより、僅かな操作力で大きな力を伝達することができる。電気機械式アクチュエータ装置によれば、油圧駆動手段に対して省力化を可能にするものであり、このことは必要とされる油圧力の減少により達成される。また、電気系統からのエネルギー供給を所要量に応じて適合させることが、本発明によるアクチュエータ装置の電気的駆動手段により実現可能とされている。さらに、コストのかかるチャネルや油圧駆動手段に不可欠な構成部材を使用する必要がない。これに加え、本発明によるアクチュエータ装置のさらなる利点として、内燃機関及びハイブリッド駆動ユニットにおける始動・停止機能が実現可能な点を挙げることができる。

本発明における特に有利な実施形態においては、アクチュエータ装置は、変速機における多板クラッチを作動させるのに使用可能であり、この場合、好適にはトグル機構を変速機軸に対してほぼ同軸状に配置する。これにより、特にコンパクトな構造とすることができるため、必要な構造上の占有空間も僅かである。ただし他の配置法も想定可能であり、これら配置法でも同様に必要な構造上の占有空間を縮小することができる。

好適には、操作手段は、駆動手段により駆動されるスピンドルドライブを有することができ、このスピンドルドライブは、トグル機構を操作するための傾斜輪郭部をほぼ軸線方向に変位させる。傾斜輪郭部により実現され、また駆動手段又はスピンドルドライブに駆動される、勾配原理の構造により、極めて簡単に所要の操作力をトグル機構に伝達することができる。

本発明における別の一実施形態において、トグル機構は、例えば傾斜輪郭部に連係動作するよう連結したトグル要素、及び操作すべきシフト要素に連係動作可能に結合される操作レバーを有することができる。この操作レバー−トグル要素の組み合わせにより、シフト要素を操作するための操作力は僅かとなる。さらに、好適には、アクチュエータ装置により操作力が加わらない保持領域、又は死点を生ずるようにする。

本発明によるアクチュエータ装置においては、傾斜輪郭部によりトグル要素に軸線方向力を加えることでトグル要素が半径方向外方に変位し、これにより、操作レバーがシフト要素を操作する押圧が可能となる。例えば、トグル要素は回転対称形状であり屈曲可能な金属薄板として構成することができ、また傾斜輪郭部は球面状斜面として形成することができる。トグル要素及び傾斜輪郭部は、他の構成とすることもできる。

軸線方向力を加えることでトグル要素を半径方向外方に反り返り、操作レバーをシフト要素に対して押し付けるために、例えば操作レバーの一方の端部を、継手部を介してトグル要素に連結し、操作レバーの他方の端部はハウジングに固定的に嵌合することができる。この場合も、上述の機能を得るために他の構成とすることができる。

本発明によるアクチュエータ装置の好適な適用領域は、変速機におけるシフト要素として構成した多板クラッチを操作することである。この場合、駆動手段は電動モータを有し、この電動モータがスピンドルドライブを駆動することにより、傾斜輪郭部又は球面状斜面を軸線方向に変位させる。

以下、本発明を添付図面につき、さらに詳細に説明する。

本発明によるアクチュエータ装置における全体的な作動原理を示す略図である。 本発明によるアクチュエータ装置を車両用変速機ハウジング内で示す部分断面図である。

図１は、本発明による電気機械式アクチュエータ装置における全体の作動原理を略図で示す。図面から明らかなように、駆動手段を有するアクチュエータ装置は、スピンドルドライブ９と、傾斜輪郭部と、トグル機構３とを有する操作装置により操作し、これにより、トグル機構３が動き、所定の操作力で操作すべきシフト要素に対して当接する。したがって、操作手段は少数の構成部材のみで構成され、これにより、従来既知の技術におけるアクチュエータ装置に対して、必要な構成部材の部品点数を大幅に減らすことができる。

図２は、本発明によるアクチュエータ装置のあり得る実施形態であり、アクチュエータ装置を原動機付き車両の変速機ハウジング１内で示す。電気機械式アクチュエータ装置は駆動手段を有し、この駆動手段は多板クラッチ２として構成したシフト要素を操作するための操作手段に連結する。図示の実施形態では、この操作手段は傾斜輪郭部により動作するトグル機構３を有し、所望の操作力を多板クラッチ２に伝達する。トグル機構３は、変速機ハウジング１内で、単に概略のみ示す変速機軸４に対して同軸状に配置する。これにより、特に構造空間を節約した配置を実現することができる。

トグル機構３は、トグル要素５及び操作レバー６を有しトグル要素５及び操作レバー６は継手部７により互いに連結する。トグル要素５は、例えば回転対称形状でありまた屈曲可能な金属薄板として形成する。傾斜輪郭部は、例えば球面状斜面８として構成し、この球面状斜面８は一方で駆動装置の電動モータ１０によって駆動されるスピンドルドライブ９に、また他方でトグル要素５に駆動連結する。球面状斜面８は、例えば分割環状要素として構成することができ、この分割環状要素の第１ハーフ１１をスピンドルドライブ９に、また傾斜輪郭部を有する第２ハーフ１２をトグル要素５に割り当てる。両ハーフ１１，１２は、例えば複数個の転動体１３に互いに隣接して保持する。傾斜輪郭部又は勾配輪郭部は、他の構成とすることもできる。

操作レバー６は回転部材であり、トグル要素５の反対側端部で変速機ハウジング１に支持するか、又はハウジングに固定したレバー支持体に保持する。これにより、トグル要素５の反り返りに伴い操作レバー６の変位が可能となり、操作レバー６が多板クラッチ２の摩擦板を押圧する。なお、操作レバー６の変位又は回転を、図１の矢印により示す。これに加え、トグル要素５の反り返り、及び球面状斜面８又はスピンドルドライブにおけるスピンドルナットの軸線方向変位も、図１の双頭矢印で示す。

すなわち、本発明によるアクチュエータ装置においては、トグル要素５がスピンドルドライブ９で作動される球面状斜面８の第２ハーフ１２により軸線方向に変位し、これにより、トグル要素５は半径方向外方に反り返る。操作レバー６及びトグル要素５の配置により、球面状斜面８に対する僅かな操作力で大きな力の伝達が可能になる。さらに、アクチュエータ装置は、トグル要素５の死点に操作力が加わらない状態に維持することができる。

１ 変速機ハウジング
２ 多板クラッチ
３ トグル機構
４ 変速機軸
５ トグル要素
６ 操作レバー
７ 継手部
８ 傾斜輪郭部（球面状斜面）
９ スピンドルドライブ
１０ 電動モータ
１１ 分割環状要素の第１ハーフ
１２ 分割環状要素の第２ハーフ
１３ 転動体

Claims (9)

1. 車両用の変速機における少なくとも１個のシフト要素のための電気機械式アクチュエータ装置であって、少なくとも１個の駆動手段を備え、該駆動手段は前記シフト要素を操作するための操作手段に連結する、該電気機械式アクチュエータ装置において、
   前記操作手段は、傾斜輪郭部により動作するトグル機構（３）を有する構成とした、ことを特徴とする電気機械式アクチュエータ装置。
2. 請求項１記載の電気機械式アクチュエータ装置において、該電気機械式アクチュエータ装置は、前記変速機における多板クラッチ（２）を作動させるのに使用可能とし、前記トグル機構（３）を変速機軸（４）に対してほぼ同軸状に配置したことを特徴とする電気機械式アクチュエータ装置。
3. 請求項１又は２記載の電気機械式アクチュエータ装置において、前記操作手段は、駆動手段（１０）により駆動されるスピンドルドライブ（９）を有し、該スピンドルドライブ（９）は前記トグル機構（３）を操作する前記傾斜輪郭部を軸線方向に変位させる構成としたことを特徴とする電気機械式アクチュエータ装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項記載の電気機械式アクチュエータ装置において、前記トグル機構（３）は、前記傾斜輪郭部に連係動作するよう連結したトグル要素（５）と、前記シフト要素に連係動作するよう連結した操作レバーとを有する構成としたことを特徴とする電気機械式アクチュエータ装置。
5. 請求項４記載の電気機械式アクチュエータ装置において、前記傾斜輪郭部により前記トグル要素（５）に軸線方向の力を加えることができ、これに連動して前記トグル要素（５）が半径方向外方に反り返ることにより前記操作レバー（６）が前記シフト要素に対して押圧可能としたことを特徴とする電気機械式アクチュエータ装置。
6. 請求項４又は５記載の電気機械式アクチュエータ装置において、前記トグル要素（５）を回転対称形状であり、また屈曲可能な金属薄板として形成したことを特徴とする電気機械式アクチュエータ装置。
7. 請求項３〜６のいずれか一項記載の電気機械式アクチュエータ装置において、前記傾斜輪郭部は、球面状斜面（８）として形成したことを特徴とする電気機械式アクチュエータ装置。
8. 請求項３〜７のいずれか一項記載の電気機械式アクチュエータ装置において、前記操作レバー（６）の一方の端部を継手部（７）を介して前記トグル要素（５）に連結し、前記操作レバー（６）の他方の端部をハウジングに固定的に配置したことを特徴とする電気機械的アクチュエータ装置。
9. 請求項３〜８のいずれか一項記載の電気機械式アクチュエータ装置において、前記駆動手段は、前記電動モータ（１０）を有し、該電動モータ（１０）は前記スピンドルドライブ（９）を駆動して前記傾斜輪郭部を軸線方向に変位させる構成としたことを特徴とする電気機械式アクチュエータ装置。

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