JP2021156323A

JP2021156323A - パーキングロック装置

Info

Publication number: JP2021156323A
Application number: JP2020055115A
Authority: JP
Inventors: 和明酒井; Kazuaki Sakai
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2020-03-25
Filing date: 2020-03-25
Publication date: 2021-10-07

Abstract

【課題】簡易な構成でパーキングロックの誤作動を防止する。【解決手段】パーキングロック装置は、パーキングギア１の側方に配置され、アンロック位置に位置する爪２２とパーキングギア１の外周面との間の空間に進入する第１位置と、空間から退避する第２位置との間を軸方向に移動可能に設けられた、軸線ＣＬ１を中心とした略円環状の大径リング部６１を有するカバー６０と、大径リング部６１が第２位置に移動するようにカバー６０を付勢するばね５１と、径方向に移動可能に配置され、遠心力による径方向外側への移動に伴い、ばね５１の付勢力に抗して大径リング部６１が第１位置に移動するようにカバー６０を押動するボール７５と、を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、パーキングギアをロックおよびアンロックするパーキングロック装置に関する。

従来より、車両の走行中にパーキングギアがロックされることを防止するようにした装置が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１記載の装置は、第１パーキングギアと同軸かつ第１パーキングギアに隣接して、外周面に第１パーキングギアと同一形状の歯部を有する第２パーキングギアを有する。そして、車両の走行時に遠心力によって第１パーキングギアに対し第２パーキングギアが所定量相対回転し、第１パーキングギアの歯部と第２パーキングギアの歯部との位相がずれることで、パーキングポールの爪部が第１パーキングギアに係合不能となるように構成される。

特開２０１８−１４５９８０号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の装置では、第１パーキングギアに隣接して第２パーキングギアを配置する必要があるため、パーキングギアの個数が増加し、装置全体の重量の増加およびコストの上昇を招きやすい。

本発明の一態様であるパーキングロック装置は、軸線を中心とした外周面に凹部と凸部とを周方向交互に有するとともに、軸線を中心として回転軸と一体に回転するパーキングギアと、パーキングギアの凹部に係合してパーキングギアをロックするロック位置と、凹部から離間してパーキングギアをアンロックするアンロック位置とに移動可能な爪部を有するパーキングポールと、パーキングポールの爪部がロック位置とアンロック位置との間で移動するようにパーキングポールを揺動可能に支持する支持部材と、パーキングギアの側方に配置され、アンロック位置に位置する爪部とパーキングギアの外周面との間の空間に進入する第１位置と、空間から退避する第２位置との間を軸方向に移動可能に設けられた、軸線を中心とした略円環状のリング部を有するカバー部材と、リング部が第２位置に移動するようにカバー部材を付勢する付勢部材と、径方向に移動可能に配置され、遠心力による径方向外側への移動に伴い、付勢部材の付勢力に抗してリング部が第１位置に移動するようにカバー部材を押動する球体と、を備える。

本発明によれば、パーキングギアの個数が増加することなく、装置全体の重量の増加およびコストの上昇を抑えることができる。

本発明の実施形態に係るパーキングロック装置の全体構成を概略的に示す図。本発明の実施形態に係るパーキングロック装置の要部構成を示す断面図であり、パーキングロックを作動可能な状態を示す図。図２のホルダの正面図。本発明の実施形態に係るパーキングロック装置の要部構成を示す断面図であり、パーキングロックを作動不能な状態を示す図。本発明の実施形態に係るパーキングロック装置による計算モデルの一例を示す図。

以下、図１〜図５を参照して本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態に係るパーキングロック装置は、車両に搭載された駐車ブレーキ用のパーキングギアをロックおよびアンロックするものであり、車両を走行駆動する車両駆動装置に組み込まれる。以下では、パーキングギアのロックをパーキングロックの作動と呼び、パーキングロックのアンロックをパーキングロックの非作動と呼ぶことがある。

車両駆動装置は、エンジンやモータ等の駆動源からのトルクを、トルク伝達経路を介して駆動輪に伝達するように構成される。トルク伝達経路には、例えば駆動源から出力された回転を変速する変速機が設けられ、パーキングロック装置は、変速機ケース内に設けられる。

図１は、本実施形態に係るパーキングロック装置１００の全体構成を概略的に示す図、すなわち変速機ケース内の一部の構成を示す図である。なお、以下では、便宜上、図示のように互いに直交する３方向を前後方向、左右方向、上下方向と定義して、この定義に従い各部の構成を説明する。前後方向、左右方向および上下方向は、それぞれ例えば車両長さ方向、車幅方向および車両高さ方向に相当する。

図１に示すように、パーキングロック装置１００は、変速機ケース内に左右方向に延在する軸線ＣＬ１を中心にして回転可能に支持されたパーキングギア１と、パーキングギア１に係合可能に設けられたパーキングポール２とを有する。

パーキングギア１は、例えば変速機ケース内の回転軸３とスプライン結合等により一体に回転可能に設けられる。回転軸３は、例えば動力源から出力された動力が入力される変速機の入力軸である。なお、変速機から動力が出力される出力軸や、入力軸と出力軸との間に介装された中間軸を、回転軸３として構成することもできる。パーキングギア１の外周面には、凹部１ａと凸部１ｂとが周方向交互に形成され、歯部１０が構成される。

パーキングポール２は、例えばパーキングギア１の下方に配置される。パーキングポール２は、パーキングギア１の後方から前方にかけて略前後方向に延設され、その後端部は、左右方向の軸線ＣＬ２に沿って延在するパーキングシャフト４に回動可能に支持される。パーキングポール２の支持部には、復帰ばね５が設けられ、パーキングポール２の前端部は、復帰ばね５により常時下方（矢印Ｒ２方向）に付勢される。

パーキングポール２の前端部の下面には、パーキングカム６に当接する当接面２１が設けられる。パーキングカム６は、左右方向に延在する軸線ＣＬ３に沿って左右方向に移動可能に設けられる。パーキングカム６は、左端部から右方に向けて外径が大きくなるような軸線ＣＬ３を中心とした円錐面６ａを有し、全体がコーン形状を呈する。パーキングカム６は、図示しないアクチュエータ（例えば正逆回転可能な電動モータ）の駆動により左右方向に移動する。

パーキングポール２の上面には、パーキングギア１の位置に対応して上方に爪２２が突設される。爪２２は、パーキングギア１の凹部１ａに係合可能に構成される。アクチュエータによりパーキングカム６が左方に駆動されると、パーキングカム６の円錐面６ａとパーキングポール２の当接面２１とが摺動しながら、パーキングポール２が上方に押動される。これにより、パーキングポール２がパーキングシャフト４を支点にして矢印Ｒ１方向に回動し、パーキングポール２の爪２２が凹部１ａに係合して、パーキングロックが作動される。この場合のパーキングポール２の位置（実線）をロック位置と呼ぶ。

一方、アクチュエータによりパーキングカム６が右方に駆動されると、パーキングポール２は、復帰ばね５の付勢力によりパーキングシャフト４を支点にして矢印Ｒ２方向に回動する。これにより、爪２２が凹部１ａから離脱して、パーキングロックが非作動される。この場合のパーキングポール２の位置（点線）をアンロック位置と呼ぶ。

パーキングカム６の駆動用アクチュエータは、シフトレバーやスイッチの操作に応じて駆動される。すなわち、シフトレバーやスイッチによりパーキングロックの作動が指令されると、パーキングカム６が左方に駆動され、パーキングロックの非作動が指令されると、パーキングカム６が右方に駆動される。

このようなパーキングロック装置１００を有する車両の走行中に、ドライバがシフトレバーやスイッチを誤操作してパーキングロックの作動が指令された場合に、パーキングロックが誤作動されることを回避する必要がある。本実施形態では、走行中のパーキングロックの作動を回避するため、パーキングギア１の側方（例えば右方）に以下のようなパーキングロック回避機構が設けられる。

図２は、パーキングロック装置１００の要部構成を示す断面図であり、パーキングロック回避機構５０の概略構成を示す図である。図２に示すように、パーキングギア１は、軸線ＣＬ１を中心とした略円筒形状の第１ハブ１１と、第１ハブ１１に連なって第１ハブ１１の右側に設けられた軸線ＣＬ１を中心とした略円筒形状の第２ハブ１２とを有する。第１ハブ１１の外周面に歯部１０が設けられる。軸線ＣＬ１を中心とした円筒面である第２ハブ１２の外周面１２ａは、第１ハブ１１の歯部１０（凹部１ａ）よりも小径に構成される。

第１ハブ１１の内周面は第２ハブ１２の内周面よりも大径に構成され、第１ハブ１１と第２ハブ１２との内周面の境界に段部１３が設けられる。段部１３は、回転軸３の外周面から径方向外側に突設された凸部３ａの端面に当接し、これにより回転軸３に対するパーキングギア１の軸方向の位置が規制される。第２ハブ１２の内周面にはスプラインが形成され、回転軸３と第２ハブ１２とがスプラインを介して一体に回転可能に結合される。

第２ハブ１２の周囲には、それぞれパーキングロック回避機構５０を構成するばね５１と、カバー６０と、ホルダ７０と、ボール７５と、ストッパ８０とが配置される。これらパーキングロック回避機構５０の構成材は、第２ハブ１２の右端から外周面１２ａに沿って嵌合される。なお、ストッパ８０と回転体７との間には、スペーサ８１が設けられる。

ばね５１は、軸線ＣＬ１を中心とした円筒形状のコイルばねであり、パーキングギア１の第１ハブ１１とカバー６０との間に配置される。ストッパ８０は、軸線ＣＬ１を中心とした左右方向所定厚さのリング状の板部材であり、カバー６０とスペーサ８１との間に配置される。

カバー６０は、軸線ＣＬ１を中心として略円筒形状に構成される大径リング部６１と、大径リング部６１の右方において軸線ＣＬ１を中心として略円筒形状に構成される小径リング部６２と、小径リング部６２の右方において径方向外側に延在する円板部６３と、大径リング部６１と小径リング部６２とを接続する接続部６４と、小径リング部６２と円板部６３とを接続する接続部６５とを有する。カバー６０は、全体が樹脂材により構成される。

小径リング部６２の内周面は、パーキングギア１の第２ハブ１２の外周面１２ａに、左右方向に移動可能に嵌合する。小径リング部６２は、大径リング部６１よりも小径に構成され、かつ、円板部６３の内径側縁部よりも小径に構成される。接続部６４は、大径リング部６１の右端部から小径リング部６２の左端部にかけて右斜め内側にテーパ状に延在する円錐台形状を呈し、接続部６５は、小径リング部６２の右端部から円板部６３の内径側縁部にかけて右斜め外側にテーパ状に延在する円錐台形状を呈する。第１ハブ１１と小径リング部６２との間にばね５１が介装される。

大径リング部６１の外周面６１ａは、パーキングギア１の歯部１０の外周面よりも大径に構成され、大径リング部６１の内周面６１ｂは、歯部１０の外周面よりも小径に構成される。大径リング部６１の左端面には、大径リング部６１の内周面にかけて右方向に向けて所定深さの切り欠きが全周にわたって設けられる。これにより、大径リング部６１の左端部には、歯部１０の外周面よりも大径の軸線ＣＬ１を中心とした略円筒形状の内周面６１ｃと、内周面６１ｃの右端部から径方向内側に延在する略円形の垂直端面６１ｄとが形成される。

ホルダ７０とボール７５とは、第２ハブ１２の外周面１２ａとカバー６０の接続部６５とストッパ８０とにより囲まれた空間に配置される。図３は、ホルダ７０の正面図（左方から見た図）である。図２，３に示すように、ホルダ７０は、軸線ＣＬ１を中心とした略円筒形状のリング部７１と、リング部７１の外周面から径方向外側に突設された複数のガイド部７２とを有する。ホルダ７０は、全体が樹脂材により構成される。

図２に示すように、リング部７１は、第２ハブ１２の外周面１２ａに嵌合するように構成される。リング部７１の軸方向（左右方向）全長は、カバー６０の接続部６５の左右方向長さ、すなわち小径リング部６２の右端から円板部６３の右端面までの長さよりも短い。図３に示すように、ガイド部７２は、周方向等間隔に複数個所（図では３か所）に設けられる。なお、ガイド部７２を周方向３か所ではなく２か所、または４か所以上に設けるようにしてもよい。

複数のガイド部７２は、所定距離Ｌ１だけ隔てて互いに対向する一対の板部７２ａをそれぞれ有する。所定距離Ｌ１は、球形状のボール７５の直径とほぼ等しく、一対の板部７２ａの間に、ボール７５が軸線ＣＬ１を中心とした径方向に移動可能に挿入される。ボール７５は、例えば鉄などの金属により構成される。

図２に示すように、ガイド部７２（板部７２ａ）の右端面は、円板部６３の右端面と略平行に径方向に延在する。一方、板部７２ａの左端面は、カバー６０の接続部６５の右側（右下側）の表面と平行に、径方向内側から径方向外側かつ右側に斜めに延在する。ボール７５は、カバー６０（円板部６３）の右端面がストッパ８０の左面に当接した状態において、板部７２ａのテーパ状の左端面から、ボール７５の一部が左方に突出するように直径が設定される。

パーキングロック回避機構５０は、例えばパーキングギア１の軸線ＣＬ１を鉛直方向に向けた状態で、パーキングギア１の第２ハブ１２の周囲に組み付けられる。すなわち、軸線ＣＬ１を鉛直方向に向けた状態で、第２ハブ１２の外周面１２ａに沿って上方から、ばね５１、カバー６０、ホルダ７０、ボール７５、およびストッパ８０を順次挿入する。

以上のように構成されたパーキングロック装置１００の主要な動作について説明する。図２は、回転軸３の回転が停止された状態を示す。この状態では、カバー６０がばね５１によって右方に付勢され、カバー６０（円板部６３）の右端面がストッパ８０の左端面に当接する。このとき、カバー６０の大径リング部６１の左端は、パーキングポール２の爪２２よりも右方に位置する（第２位置）。したがって、爪２２が、図２のアンロック位置（図１の点線）からロック位置（図１の実線）に移動してパーキングギア１の歯部１０（凹部１ａ）に係合する動作、すなわちパーキングロック動作が阻害されることがない。これにより、パーキングロックの作動指令に応じて爪２２が図２の矢印Ａ方向に移動し、パーキングロックを作動することができる。

一方、回転軸３が回転を開始すると、ボール７５に遠心力が作用する。さらに、回転軸３の回転数が第１所定値Ｎ１以上になると、図４に示すように、ボール７５の遠心力によってカバー６０の接続部６５が押圧され、カバー６０がばね５１の付勢力に抗して図４の矢印Ｂに示すように左方へ押動される。その結果、カバー６０の大径リング部６１の垂直端面６１ｄがパーキングギア１の歯部１０の右端面に当接し、大径リング部６１の左端部が歯部１０の外周面と爪２２との間の空間に進入する（第１位置）。これにより、爪２２が矢印Ａ方向に移動することを阻止することができ、車両走行中にパーキングロックが作動することを防止できる。

その後、回転軸３の回転数が第２所定値Ｎ２以下になると、ボール７５に作用する遠心力が低下し、ばね５１の付勢力によりカバー６０が右方に移動する。これにより、大径リング部６１の左端部が歯部１０の外周面と爪２２との間の空間から退避し、パーキングロックの作動指令に応じて爪２２を歯部１０に係合すること、すなわちパーキングロックの作動が可能となる。

カバー６０が左方に移動するための回転数の閾値である第１所定値Ｎ１は、カバー６０が右方に移動するための回転数の閾値である第２所定値Ｎ２よりも大きい。これら所定値Ｎ１，Ｎ２は、ボール７５の直径や質量およびばね５１のばね定数等を調整することで、適宜設定することができる。

図５は、カバー６０の移動が開始される回転数の閾値を設定するための計算モデルの一例を示す図である。図５では、カバー６０の接続部６５におけるボール７５に対向する面、すなわち下側のテーパ面６５ａと、ストッパ８０の左端面８０ａとに沿って、ボール７５が遠心力Ｆ１により径方向外側に移動（図５では上方に移動）する場合の計算モデルが示される。なお、左右方向の軸線ＣＬ１（図２）に対するテーパ面６５ａのなす角度はθであり、カバー６０には右方に向けてばね５１の付勢力Ｆ２が作用する。

ボール７５の半径をＲとしてボール７５の軸線ＣＬ１からの距離をｒ、質量をｍ、回転軸３およびパーキングギア１の回転数をωとすると、遠心力Ｆ１は次式(I)で表される。
F1＝ｍ・r・ω² ・・・(I)

ボール７５からテーパ面６５ａに作用する垂直方向の押し付け力をＦ３、ボール７５から左端面８０ａに作用する垂直方向の押し付け力をＦ４、摩擦係数をμとすると、遠心力Ｆ１が次式(II)の関係を満たせば、カバー６０が遠心力Ｆ１により左方に移動を開始し、パーキングロックの作動を阻止するようになる。
F1＞(F3＋F2・sinθ／3)・μ−F2・cosθ／3)・sinθ＋(F2／3＋F4)・μ ・・・(II)

上式(II)に一例として、Ｒ＝１０．３、θ＝６０°、Ｆ２＝２Ｎ、ｒ＝０．０５ｍ、μ＝０．２（潤滑油環境）を当てはめると、カバー６０が左方に移動を開始するときの回転数ω（第１所定値Ｎ１）は３９０ｒｐｍである。なお、カバー６０が右方に戻るときの回転数ω（第２所定値Ｎ２）は３１０ｒｐｍである。なお、この場合の車速は、いずれも例えば４〜５ｋｍ／ｈの範囲内である。

本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）パーキングロック装置１００は、軸線ＣＬ１を中心とした外周面に凹部１ａと凸部１ｂとを周方向交互に有するとともに、軸線ＣＬ１を中心として回転軸３と一体に回転するパーキングギア１と、パーキングギア１の凹部１ａに係合してパーキングギア１をロックするロック位置（図１の実線）と、凹部１ａから離間してパーキングギア１をアンロックするアンロック位置（図１の点線）とに移動可能な爪２２を有するパーキングポール２と、パーキングポール２の爪２２がロック位置とアンロック位置との間で移動するようにパーキングポール２を揺動可能に支持するパーキングシャフト４と、パーキングギア１の側方に配置され、アンロック位置に位置する爪２２とパーキングギア１の外周面との間の空間に進入する第１位置と、爪２２とパーキングギア１の外周面との間の空間から退避する第２位置との間を軸方向に移動可能に設けられた、軸線ＣＬ１を中心とした略円環状の大径リング部６１を有するカバー６０と、大径リング部６１が第２位置に移動するようにカバー６０を付勢するばね５１と、径方向に移動可能に配置され、遠心力による径方向外側への移動に伴い、ばね５１の付勢力に抗して大径リング部６１が第１位置に移動するようにカバー６０を押動するボール７５と、を備える（図１，２，４）。

これにより、車両走行時にパーキングギア１の歯部１０とパーキングポール２の爪２２との間に大径リング部６１の先端部が進入して歯部１０の周囲が大径リング部６１により覆われ、パーキングロックの作動が阻止されるようになるため、車両走行時のパーキングロックの誤作動を防止することができる。特に、ボール７５の遠心力によりカバー６０が押動されるといった簡易な構成を採用するので、装置全体を安価に構成することができるとともに、従来の一般的なパーキングギアとパーキングポールとを有するパーキングロック装置に対しても、少ない部品の追加により本機構を容易に適用可能である。また、カバー６０やホルダ７０等を樹脂材により構成することができ、これにより、装置全体の重量の増加を最小限に抑えることができる。

（２）カバー６０は、軸線ＣＬ１を中心として構成された、ボール７５が当接するテーパ状の接続部６５を有する（図２）。これにより、接続部６５にボール７５の遠心力が作用した場合に、カバー６０を容易に左方に移動させることができる。

（３）パーキングロック装置１００は、カバー６０の側方に配置され、ボール７５を径方向に移動可能に支持するホルダ７０をさらに備える（図３）。これにより、ボール７５の移動方向が規制され、カバー６０に対し周方向均等にボール７５からの押し付け力を付加することができる。

（４）大径リング部６１は、第１位置でパーキングギア１の右端面に当接する段付き状の垂直端面６１ｄを有する（図４）。これにより、カバー６０の左方への移動量が制限され、カバー６０の円板部６３とストッパ８０との間の隙間を介してボール７５が脱落することを防ぐことができる。

なお、上記実施形態では、長手方向の一端部を支点にしてパーキングポール２を回動可能に設けたが、パーキングポール２の構成は上述したものに限らない。例えば長手方向の中央部が回転可能に支持されるとともに、長手方向の一端部に、パーキングギア１の凹部１ａに係合する爪部が設けられるようにしてもよい。上記実施形態では、パーキングシャフト４によりパーキングポール２を回動可能に支持するようにしたが、ロック位置とアンロック位置とに揺動可能に支持するのであれば、支持部材の構成はいかなるものでもよい。

上記実施形態では、カバー６０の軸方向一端部に大径リング部６１を設けるようにしたが、パーキングギア１の外周面と爪との間の空間に進入する第１位置と当該空間から退避する第２位置との間を軸方向に移動可能な略円環状のリング部を有するのであれば、カバー部材の構成はいかなるものでもよい。上記実施形態では、コイルばね５１によりカバー６０を右方に付勢するようにしたが、例えば板ばねを用いてもよく、付勢部材の構成は上述したものに限らない。上記実施形態では、複数のボール７５により大径リング部６１が第１位置に移動するように、カバー部材としてのカバー６０を押動するようにしたが、球体の構成は上述したものに限らない。

上記実施形態では、カバー６０の接続部６５におけるテーパ面６５ａにボール７５が当接するようにしたが、テーパ部の構成はこれに限らない。上記実施形態では、ホルダ７０によりボール７５を径方向に移動可能に支持するようにしたが、球体支持部材の構成はこれに限らない。上記実施形態では、大径リング部６１の左端部にパーキングギア１の側端面に当接する段付き状の垂直端面６１ｄを形成するようにしたが、リング部の軸方向の移動を制限するための構成はこれに限らない。

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。

１パーキングギア、２パーキングポール、４パーキングシャフト、２２爪、６０カバー、５１ばね、６１大径リング、６１ｄ垂直端面、６５接続部、７０ホルダ、７５ボール、１００パーキングロック装置

Claims

軸線を中心とした外周面に凹部と凸部とを周方向交互に有するとともに、前記軸線を中心として回転軸と一体に回転するパーキングギアと、
前記パーキングギアの前記凹部に係合して前記パーキングギアをロックするロック位置と、前記凹部から離間して前記パーキングギアをアンロックするアンロック位置とに移動可能な爪部を有するパーキングポールと、
前記パーキングポールの前記爪部が前記ロック位置と前記アンロック位置との間で移動するように前記パーキングポールを揺動可能に支持する支持部材と、
前記パーキングギアの側方に配置され、前記アンロック位置に位置する前記爪部と前記パーキングギアの前記外周面との間の空間に進入する第１位置と、前記空間から退避する第２位置との間を軸方向に移動可能に設けられた、前記軸線を中心とした略円環状のリング部を有するカバー部材と、
前記リング部が前記第２位置に移動するように前記カバー部材を付勢する付勢部材と、
径方向に移動可能に配置され、遠心力による径方向外側への移動に伴い、前記付勢部材の付勢力に抗して前記リング部が前記第１位置に移動するように前記カバー部材を押動する球体と、を備えることを特徴とするパーキングロック装置。
請求項１に記載のパーキングロック装置において、
前記カバー部材は、前記軸線を中心として構成された、前記球体が当接するテーパ部を有することを特徴とするパーキングロック装置。
請求項２に記載のパーキングロック装置において、
前記カバー部材の側方に配置され、前記球体を径方向に移動可能に支持する球体支持部材をさらに備えることを特徴とするパーキングロック装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載のパーキングロック装置において、
前記リング部は、前記第１位置で前記パーキングギアの側端面に当接する段付き状の端面を有することを特徴とするパーキングロック装置。