JP2018066470A - 特に車両用トランスミッションにおける制御部材の角度位置を制御するアクチュエータユニット - Google Patents

Abstract

【課題】緊急時、一次モータが故障または動作停止した場合に、制御部材が所定の角度位置に移動するようなセーフティ機能を備える装置を提供する。【解決手段】アクチュエータユニットは一次モータによって発生した動力を制御部材に伝達する伝達機構とを有する。伝達機構は、第１の回転伝達部材と第２の回転伝達部材と、第１の伝達部材と第２の伝達部材とを互いに回転連結させる係合位置と第１の伝達部材と第２の伝達部材との連結を解除する非係合位置との間を選択的にシフト可能な連結部材と、連結部材が非係合位置にあるときに第１の伝達部材に対する第２の伝達部材の回転を発生させる第１の弾性手段と、通常時において連結部材が係合位置で維持されるように連結部材を弾性的に付勢する第２の弾性手段と、第２の弾性手段に抵抗して連結部材の係合位置から非係合位置へのシフト制御を行うように構成された副アクチュエータデバイスとを有する。【選択図】図３

Description

本発明は、制御対象、特に車両用トランスミッションに使用されている制御対象の角度位置を制御するアクチュエータユニットに関するものであり、例えば、車両を駐車するときに車両用トランスミッションをロックするロックデバイス（いわゆるパークロックデバイス（ｐａｒｋ−ｌｏｃｋ ｄｅｖｉｃｅ））を制御するものに関する。

独立請求項１の前段部に係るアクチュエータユニットは、文献ＷＯ０２／２１０２２Ａ１によって公知である。この文献は、制御部材、特にドライブシャフトと、一次モータ（ｐｒｉｍａｒｙ ｍｏｔｏｒ）、特に電気モータと、一次モータと制御部材との間に介在して一次モータによって発生した動力を制御部材に伝達する伝達機構であって、互いに係合するように構成された２つの伝達部材、通常時において２つの伝達部材を互いに離れた状態で維持するためのスプリング、および伝達部材の一方を他方に移動させて係合させる電磁石を備える伝達機構と、を有する車両用トランスミッションのためのアクチュエータユニットを開示している。この方法の場合、電力供給が停止するとスプリングによって発生した弾性力が２つの伝達部材を自動的に互いに離間させるという問題がある。これは、車両の（パークロックデバイスを制御するアクチュエータユニットとして使用される場合、不必要におよび／または望まないにも関わらず、電力供給が停止すると車両が自動的に駐車状態にロックされることを意味する。

本発明は、緊急時、例えば一次モータが故障または動作停止した場合に、制御部材が所定の角度位置に移動するようなセーフティ機能を備え、上述したような従来の欠点がない上述したタイプのアクチュエータユニットを提供することを目的とする。

本発明の目的は、独立請求項１に定義されている特徴を備えるアクチュエータユニットによって完全に達成される。

本発明の有益な実施の形態は、従属請求項の発明を形成し、その内容が後述の説明の全体を構成するとともに組み込まれている。

要するに、本発明はアクチュエータユニットを提供するという考えに基づいており、それにおける伝達機構が、
一次モータに回転駆動されるように構成された第１の回転伝達部材と、
制御部材に回転駆動連結する第２の回転伝達部材と、
第１の伝達部材と第２の伝達部材とを互いに回転連結させる係合位置と第１の伝達部材と第２の伝達部材との連結を解除する非係合位置との間を選択的にシフト可能な連結部材と、
第１の伝達部材と第２の伝達部材との間に介在し、連結部材が非係合位置にあるときに第１の伝達部材に対する第２の伝達部材の回転を発生させる第１の弾性手段と、
通常時において連結部材が係合位置で維持されるように、係合位置に向かって連結部材を弾性的に付勢する第２の弾性手段と、
通常時において第２の弾性手段によって維持される係合位置から非係合位置への連結部材のシフト制御を行うように構成された副アクチュエータデバイスと、を有する。

緊急時、例えば一次モータが故障または動作停止した場合に、副アクチュエータデバイスが、第１の伝達部材と第２の伝達部材が互いに離れる非係合位置に連結部材をシフトさせるように制御される。連結部材が非係合位置にあるとき、制御部材に回転駆動連結されている第２の伝達部材が、第１の弾性手段の弾性力により、所定の角度位置まで第１の伝達部材に対して回転する。アクチュエータユニットが車両用トランスミッションに使用されている場合、制御部材の所定の角度位置は、トランスミッションの特定の動作モード、例えばニュートラルモードやパーキングモードに対応していてもよい。この点について、アクチュエータユニットは、緊急時、例えば一次モータの故障や動作停止（例えばバッテリ充電レベルの過剰な低下や車両の電気系統の故障を原因とする）の場合に自動的にパークロックデバイスを起動するために、有利に、車両を駐車するときにトランスミッションをロックするロックデバイス（以下、”パークロックデバイス”と称する）に関連してもよい。

通常時において連結部材が第２の弾性手段によって係合位置で維持され（通常時において第１の伝達部材と第２の伝達部材とが互いに回転連結されるように）、また係合位置から非係合位置への連結部材のシフトが副アクチュエータデバイスによって制御されている。そのため、所定の角度位置への制御部材の移動は、緊急時に自動的に起こらず、副アクチュエータデバイスがモータ、例えば電気モータである場合にはアクチュエータユニットの動作を管理する電気制御ユニットによって、または副アクチュエータデバイスが手動デバイスである場合にはユーザによって許可される。したがって、従来技術と異なり、”緊急事態”ではない事象（例えば電力供給の極めて短時間の停止）によってアクチュエータユニットのセーフモードが起動する、すなわち制御部材が所定の角度位置に移動することを抑制することが可能になる。この場合、例えばアクチュエータユニットが車両のパークロックデバイスを制御する場合、アクチュエータユニットのセーフモードの起動について一連の一次検査（例えば車両の運転速度などを含む）が行われ、それにより、制御部材の所定の角度位置への移動〈この場合、パーキングモードに対応する角度位置〉が全ての一次検査が合格した場合や合格した場合のみに行われるようにされる。

本発明のさらなる特徴や効果は、以下の詳細な説明から明らかになり、添付の図面を参照しながら非限定的な例によって説明される。
モータ車両のパークロックデバイスに関連する、本発明の実施の形態に係るアクチュエータユニットの斜視図 図１のアクチュエータユニットの分解図 異なる視点から見た、図１のアクチュエータユニットの分解図 図１のアクチュエータユニットの側面図

図面を参照すると、本発明の実施の形態に係るアクチュエータユニット１０が示されている。

アクチュエータユニット１０は、回転軸ｘを中心とする制御部材１２（特に、必ずというわけではないが、車両用トランスミッションの制御部材）の角度位置を制御するように構成されている。図面に示す実施例において、制御部材１２は、回転軸ｘを中心として回転可能であってギアホイール１４を支持するシャフトである。なお、本発明は、シャフトとして作製された制御部材に限定するわけではなく、制御部材は他のタイプの回転部材であってもよい。さらに、実施例では制御部材１２はパークロックデバイス１６の制御を目的としているが、他のデバイスを制御するために使用することも可能であり、また車両用トランスミッションに搭載されたデバイスに限らない。デバイス１６については、周知であるため、また本発明の一部を構成するものではないため、本明細書ではその詳細を説明しない。

アクチュエータユニット１０は、まず第一に、好ましくは電気モータとして作製され、ピニオン２２が取り付けられた駆動シャフト２０を備える一次モータ１８を有する。アクチュエータユニット１０はさらに、一次モータ１８と制御部材１２との間に介在し、一次モータ１８によって発生した回転動力を制御部材１２に伝達する伝達機構を有する。

伝達機構は、一次モータ１８の駆動シャフト２０によって回転駆動されるように構成された第１の回転伝達部材２４と、制御部材（１２）に回転駆動連結された第２の回転駆動部材２６とを備える。

好ましくは、第１の回転伝達部材２４は、一次モータ１８の駆動シャフト２０に対して永久的に回転連結される。図面に示す実施の形態によれば、第１の伝達部材２４は、ピニオン２２と噛み合うギアホイールである（以下、第１の伝達部材をギアホイール２４と称する）。ギアホイール２４は、提案された実施の形態のように直接的にピニオン２２と噛み合ってもよく、代わりとして、ピニオン２２とギアホイール２４との間に配置され、ピニオン２２とギアホイール２４との間の所望の伝達比に基づく適切なサイズを備える一つまたはそれ以上の中間ギアホイールを介してもよい。

図面に示す実施の形態によれば、第２の伝達部材２６は、好ましくは制御部材１２と同軸に配置されたシャフトである（以下、第２の伝達部材２６をシャフト２６と称する）。ギアホイール２４は、シャフト２６に対して空転可能に取り付けられている。

アクチュエータユニット１０はさらに、シャフト２６に回転駆動連結するが該シャフトに対して軸方向にスライド可能に該シャフトに取り付けられた係合スリーブ２８を有する。係合スリーブ２８は、係合スリーブ２８に対面するギアホイール２４の表面から軸方向に突出するピン３４に対して係合するように構成された穴３２を備えるフランジ３０を有する。係合スリーブ２８は、スプリング３６によってギアホイール２４に向かって弾性的に付勢され、それにより、通常時において係合スリーブ２８の穴３２がギアホイール２４のピン３４と係合し、係合スリーブ２８がギアホイール２４に回転駆動連結する。上述したように係合スリーブ２８がシャフト２６に対して回転駆動連結されているので、この場合、ギアホイール２４とシャフト２６は、係合スリーブ２８を介して互いに回転駆動連結している。

アクチュエータユニット１０はさらに、係合スリーブ２８の軸方向位置を係合位置から非係合位置に制御するように構成された副（ａｕｘｉｌｉａｒｙ）アクチュエータデバイス３８を有する。非係合位置においては、ギアホイール２４のピン３４と係合スリーブ２８の穴３２との係合が解除され、その結果として、ギアホイール２４とシャフト２６は互いの回転に対して自由状態にされる。

副アクチュエータデバイス３８は、モータ（例えば電気モータ）であってもよく、あるいは、ユーザによって（例えばケーブルを介して）直接的または間接的にコントロールされる手動式アクチュエータデバイスであってもよい。副アクチュエータデバイス３８は、特に図４に示すように、例えばフォーク４０を介して、係合スリーブ２８を作動させる。

副アクチュエータデバイス３８は、モータとして作製されている場合、良くも悪くもなく、例えばリニアソレノイド（図面に示す実施の形態のような）などのリニアモータ、または、回転モータ、好ましくは電気モータであってもよい。また別のケースとして、モータによって発生した回転動力をフォーク４０、またはフォーク４０の少なくとも一部分の並進力に変換する動力変換機構（例えば、ナットーねじ機構）を備えてもよい。代わりとして、副アクチュエータデバイス３８はまた、係合スリーブを直接的に制御するように構成されてもよく、この場合、副アクチュエータデバイス３８と係合スリーブ２８との間に介在するフォークや他の作動部材が必要なくなる。

副アクチュエータデバイス３８がモータとして作製されている場合、一次モータ１８と同様に、副アクチュエータデバイス３８は、アクチュエータユニット１０の動作の監視を行う電気制御ユニット（図示せず）によって制御される。

アクチュエータユニット１０はさらに、スプリング３６とは別であって、ギアホイール２４とシャフト２６との間に介在し、係合スリーブ２８が非係合位置にあるときにギアホイール２４に対するシャフト２６の相対回転を発生させる弾性手段を有する。このような弾性手段は、例えば、一端がギアホイール２４に接続され、他端がシャフト２６に接続されたプレロード（ｐｒｅｌｏａｄｅｄ）スプリング４２によって形成される。図面に示す実施の形態によれば、スプリング４２は、矩形状断面を備え、好ましくはギアホイール２４内に収容されるフラットスパイラルスプリングである。

ここからは、副アクチュエータデバイスがモータとして作製されている場合の上述のアクチュエータユニット１０の動作について説明する。

通常時の動作状態の場合、係合スリーブ２８は、スプリング３６によって係合位置に維持され、ギアホイール２４のピン３４と係合スリーブ２８の穴３２の係合により、ギアホイール２４に回転駆動連結されている。この状態の場合、一次モータによって発生したどちらか一方向の回転動力は、ピニオン２２、ギアホイール２４、および係合スリーブ２８を介して、シャフト２６に伝達され、それにより、制御部材１２に伝達される。緊急時、例えばアクチュエータユニット１０が車両用トランスミッション上で使用される場合、電気系統の故障またはバッテリ充電レベルの過剰な低下により、副アクチュエータデバイス１０が電気制御ユニットによって起動される。副アクチュエータデバイス３８は、係合スリーブ２８を係合位置から非係合位置にシフトさせる。その結果、シャフト２６と制御部材１２は、係合スリーブ２８を介してギアホイール２４に連結されていないので、ギアホイール２４の回転に対して自由状態にされる。それゆえ、ギアホイール２４とシャフト２６との間に介在するスプリング４２の予負荷（ｐｒｅｌｏａｄ）により、ギアホイール２４とシャフト２６が互いに対して回転する。

好ましくは、特定の限界を越えてギアホイール２４が回転しないように該ギアホイール２４に対して停止ストッパ手段が設けられ、それにより、スプリング４２に貯えられた弾性エネルギが、シャフト２６と制御部材１２を所定の角度位置に対応する一定の停止位置まで回転させることができる。

アクチュエータユニット１０は、スプリング４２の負荷により、またピン３４と穴３２の係合によってギアホール２４に連結される係合位置に係合スリーブ２８が戻されることにより、容易に通常時の動作状態に復帰することができる。このような動作を、一次モータ１８を適切に制御することによって実行してもよい。

当然ながら、本発明の原理を変更せずに、実施の形態や詳細な構成を、添付の請求項に定義されている発明の範囲から逸脱することなく、非限定的な例を単に挙げて本明細書において説明してきたものに対して大きく変更することが可能である。

Claims (9)

1. 制御部材（１２）の角度位置を制御するアクチュエータユニット（１０）であって、
   一次モータ（１８）と、
   一次モータ（１８）によって発生した動力を制御部材（１２）に伝達する伝達機構（２２、２４、２６、２８、３６、３８）と、を有し、
   伝達機構（２２、２４、２６、２８、３６、３８）が、
   一次モータ（１８）によって回転駆動されるように構成された第１の回転伝達部材（２４）と、
   制御部材（１２）に回転駆動連結するように構成された第２の回転伝達部材（２６）と、
   第１の伝達部材（２４）と第２の伝達部材（２６）とを互いに回転連結させる第１の係合位置と第１の伝達部材（２４）と第２の伝達部材との連結を解除する非係合位置との間を選択的にシフト可能な連結部材（２８）と、
   係合位置と非係合位置との間での連結部材（２８）のシフトを制御するように構成された副アクチュエータデバイス（３８）と、
   第１の伝達部材（２４）と第２の伝達部材（２６）との間に介在し、連結部材（２８）が非係合位置にあるときに、第１の伝達部材（２４）に対する第２の伝達部材（２６）の回転を発生させる第１の弾性手段（４２）と、を有し、
   伝達機構（２２、２４、２６、２８、３６、３８）がさらに、
   通常時において連結部材（２８）が係合位置で維持されるように、係合位置に向かって連結部材（２８）を弾性的に付勢する第２の弾性手段を（３６）を有し、
   副アクチュエータデバイス（３８）が、作動すると、第２の弾性手段（３６）に抵抗して連結部材（２８）の係合位置から非係合位置へのシフト制御を行う、アクチュエータユニット（１０）。
2. 第１の伝達部材（２４）がギアホイールであって、
   第２の伝達部材（２６）が、第１の伝達部材（２４）が空転可能に取り付けられるシャフトである、請求項１に記載のアクチュエータユニット。
3. 連結部材（２８）が、第２の伝達部材（２６）に対して回転駆動連結し、且つ、第２の伝達部材（２６）に対して係合位置と非係合位置との間を軸方向にスライド可能に、第２の伝達部材（２６）に取り付けられたスリーブであり、
   連結部材（２８）と第１の伝達部材（２４）それぞれが、連結部材（２８）が係合位置にあるときに互いに係合するように構成された係合手段（３２、３４）を備える、請求項２に記載のアクチュエータユニット。
4. 第２の弾性手段（３６）が、第１の伝達部材（２４）に向かって連結部材（２８）を付勢し、連結部材（２８）を第１の伝達部材（２４）に回転連結させるスプリングである、請求項３に記載のアクチュエータユニット。
5. 第１の伝達部材（２４）が、一次モータ（１８）の駆動シャフト（２０）に対して永久的に接続されている、請求項１から４のいずれか一項に記載のアクチュエータユニット。
6. 第１の弾性手段（４２）が、一端が第１の伝達部材（２４）に接続され、他端が第２の伝達部材（２６）に接続され、予負荷されたスプリングである、請求項１から５のいずれか一項に記載のアクチュエータユニット。
7. 副アクチュエータデバイス（３８）が、モータ、好ましくは電気モータである、請求項１から６のいずれか一項に記載のアクチュエータユニット。
8. 副アクチュエータデバイス（３８）が、ユーザによって直接的または間接的に操作されるように構成された手動式アクチュエータデバイスである、請求項１から６のいずれか一項に記載のアクチュエータユニット。
9. 車両用のトランスミッションであって、
   車両が駐車するときにトランスミッションをロックするパークロックデバイス（１６）と、
   パークロックデバイス（１６）を制御する回転制御部材（１２）と、
   請求項１から８のいずれか一項に記載のアクチュエータユニット（１０）と、を有し、
   アクチュエータユニット（１０）が、制御部材（１２）の角度位置を制御するように構成されている、車両用トランスミッション。

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