JP4122788B2 - 揺動式アクチュエータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明に係る揺動式アクチュエータは、例えば変速機用電動駆動装置に組み込んで、変速ユニットの切換シャフトを軸方向に変位させる為のセレクト用アクチュエータとして利用する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用の変速機として従来から、手動変速機として使用されていた変速ユニットの切り換えを自動的に行なえる様にすると共に、クラッチの断接を自動的に行なえる様にした自動車用変速機が各種提案され、その一部は既に実施されている。又、この様な自動車用変速機で変速ユニットを構成するギヤの切り換えを行なう為の構造の１例として、国際公開WO 01/31234 A1に記載されたものが知られている。この国際公開に係る変速機用電動駆動装置に就いて、図３〜５により説明する。
【０００３】
手動変速機と同様の変速ユニットを内蔵したミッションケース１の側面から、この変速ユニットの変速比を切り換える為の切換シャフト２の先端部３を突出させている。この先端部３の中間部には雄スプライン部４を形成しており、この雄スプライン部４に、その内周面に雌スプラインを形成したスプライン筒５をスプライン係合させている。そして、上記先端部３の更に端部で、上記スプライン筒５から突出した部分に、外周面に係合溝６を設けた係合駒７を結合している。
【０００４】
上述の様なスプライン筒５と係合駒７とを組み付けた上記切換シャフト２は、軸方向（図３の表裏方向、図４の上下方向）に変位する事によりセレクト動作（一般的な手動式フロアシフト車でシフトレバーを車両の幅方向に変位させる事により行なう動作で、変速の為のギヤを選択する動作）を、回転させる事によりシフト動作（同じくシフトレバーを車両前後方向に変位させる事により行なう動作で、選択したギヤに対応するシンクロメッシュ機構を結合する動作）を、それぞれ行なわせる。例えば、図６に示す様に、前進５段（１速〜５速）、後退１段（Ｒ）の６種類の変速状態を実現する変速ユニットで考えた場合、セレクト動作では、何れの変速状態ともならない（シンクロメッシュ機構がフリー状態となっている）ニュートラル状態のまま、図６の左右方向両端位置と左右方向中央位置との３種類の位置を選択する。又、シフト動作では、このニュートラル状態での３種類の位置から、何れかの方向（図６の上方又は下方）に変位させ、何れかのシンクロメッシュ機構を接続状態として、何れかの変速状態とする。このうちのセレクト動作を行なわせるべく、上記切換シャフト２を軸方向に変位させる為に、上記ミッションケース１の外面と上記係合駒７との間に、揺動式アクチュエータであるセレクト用アクチュエータ８を設けている。
【０００５】
このセレクト用アクチュエータ８は、図５に示す様に、セレクト用電動モータ９の出力軸により回転駆動される多条ウォームギヤ１０と、ウォームホイール１１とを噛合させている。そして、このウォームホイール１１の回転中心である出力軸１２に揺動腕１３の基端部を結合固定して、この揺動腕１３を、上記ウォームホイール１１と共に回転する様に構成している。更に、この揺動腕１３の先端部片側面（図３の左端部上面）に形成した係合凸部１４を、上記係合駒７の係合溝６に係合させて、上記切換シャフト２を、軸方向に変位自在としている。
【０００６】
一方、上記シフト動作を行なわせるべく、上記切換シャフト２を回転させる為に、上記ミッションケース１の外面と前記スプライン筒５の外周面に固設した駆動腕１５の先端部との間に、直動式アクチュエータであるシフト用アクチュエータ１６を設けている。このシフト用アクチュエータ１６は、上記ミッションケース１に対し揺動変位自在に支持したケーシング１７を有する。そして、このケーシング１７に支持固定した正転逆転自在なシフト用電動モータにより、このケーシング１７内に設けたボールねじ機構を介して、出力軸１８を軸方向に押し引き自在としている。
【０００７】
上述の様に構成する従来の変速機用電動駆動装置は、次の様にして、上記ミッションケース１に内蔵した変速ユニットのギヤを切り換える。先ず、前記セレクト用アクチュエータ８を構成するセレクト用電動モータ９を所定方向に回転させて、前記揺動腕１３を図４の上下方向に揺動変位させる。そして、この揺動腕１３の先端部に設けた係合凸部１４より前記切換シャフト２を、上記係合駒７を介して所定方向に軸方向変位させ、セレクト動作を行なう。この様にしてセレクト動作を行なった後、シフト動作を行なうべく、上記シフト用アクチュエータ１６を伸縮させる事により、上記駆動腕１５を介して上記切換シャフト２を所定方向に回転させる。
【０００８】
【先発明の説明】
上述の様な国際公開WO 01/31234 A1に記載された変速機用電動駆動装置の場合、セレクト用アクチュエータ８を構成する出力軸１２の先端部と揺動腕１３の基端部との結合部の構造に就いては具体的には示されていない。但し、実際の場合には、上記出力軸１２の先端部と揺動腕１３の基端部とは、互いに別体に造られたこれら両部材１２、１３同士を、回転力の伝達を可能に結合する必要がある。この様な点を考慮した実用的な構造として本発明者は先に、図７〜１１に示す様な、揺動式アクチュエータであるセレクト用アクチュエータ８ａを発明した。
【０００９】
この先発明に係るセレクト用アクチュエータ８ａは、ケーシング１９に、特許請求の範囲に記載した駆動源であるセレクト用電動モータ９ａと、出力軸１２ａとを組み付けて成る。そして、このセレクト用電動モータ９ａの回転駆動軸２０と同心に配置されてこの回転駆動軸２０により回転駆動されるピニオンギヤ２１と、上記出力軸１２ａの中間部外周面に固設したセクタギヤ２２とを噛合させて、上記出力軸１２ａを両方向に所定角度分回転駆動自在としている。
【００１０】
上記出力軸１２ａの先端面（図１１の右端面）には凹部２３を、この先端面の直径方向に形成している。又、この先端面中心部でこの凹部２３に位置する部分にねじ孔２４を形成し、この凹部２３内に揺動腕１３ａの基端部を、がたつきなく嵌合させている。そして、この揺動腕１３ａの基端部に形成した通孔２５を挿通した結合ねじ２６を上記ねじ孔２４に螺合し、更に緊締している。この状態で上記揺動腕１３ａの基端部は上記出力軸１２ａの先端部に結合固定されて、この出力軸１２ａと共に回転自在となる。尚、上記揺動腕１３ａの先端部にはピンを嵌合固定して、切換シャフト２に固定した係合駒７（図３〜４参照）と係合自在な係合凸部１４ａとしている。
【００１１】
又、前記ケーシング１９に変位センサ２７を、上記出力軸１２ａと同心に支持し、この変位センサ２７の検出部２８に突設した係合突起２９をこの出力軸１２ａの基端部に形成した係合凹部３０に係合させている。上記変位センサ２７は、上記検出部２８の回転角度に応じて抵抗値等の電気的特性を変える、ポテンショメータの如きもので、その測定値に基づき、上記出力軸１２ａの揺動角度を検出自在としている。
【００１２】
上述の様な構成を有する、先発明に係る揺動式アクチュエータであるセレクト用アクチュエータ８ａにより、上記切換シャフト２を軸方向に変位させる場合は、前記セレクト用電動モータ９ａへの通電に基づいて、前記ピニオンギヤ２１を所定方向に回転させる。この結果、このピニオンギヤ２１と噛合したセクタギヤ２２を固設した上記出力軸１２ａが回動し、上記揺動腕１３ａが揺動変位する。そして、この揺動腕１３ａの先端部に設けた係合凸部１４ａが、上記切換シャフト２を軸方向に変位させる。この変位量は、上記出力軸１２ａの回転角度として、上記変位センサ２７により検出される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
図７〜１１に示した先発明に係る構造の場合、長期間に亙る使用に伴って、揺動腕１３ａの基端部を出力軸１２ａの先端部に結合している結合ねじ２６が緩む可能性がある。この理由は、次の通りである。上記揺動腕１３ａが切換シャフト２を軸方向に変位させる際には、この揺動腕１３ａの基端部が上記出力軸１２ａの先端部に対して、僅かとは言えこの出力軸１２ａの回転方向とは逆方向に相対変位する。この変位は、切換シャフト２ａを軸方向に変位させる動作の反作用に基づき、上記出力軸１２ａの先端面に形成した凹部２３の内側面と上記揺動腕１３ａの基部両側縁との間の微小隙間により、或はこの凹部２３の両側部分の弾性変形により生じる。
【００１４】
何れにしても、上記揺動腕１３ａの基端部が上記出力軸１２ａの先端部に対して変位すると、この揺動腕１３ａの基端部外面にその頭部３１を突き当てた上記結合ねじ２６が、この揺動腕１３ａと同方向に変位する傾向になる。上記先発明に係る構造の場合、上記結合ねじ２６を螺合させたねじ孔２４が上記出力軸１２ａの先端面中心部に存在するので、上記変位に伴って上記結合ねじ２６が、上記ねじ孔２４に対し回転する傾向になる。この回転する傾向は、上記揺動腕１３ａの往復揺動に伴って両方向に生じるが、周知の様に、結合ねじ２６をねじ孔２４に対して回転させる為に要する力は、緊締する方向よりも緩める方向の方が小さい。従って、上記揺動腕１３ａの往復揺動の繰り返しに伴い、上記結合ねじ２６が次第に緩む可能性がある。
【００１５】
上述の様な原因で上記結合ねじ２６が緩む事を防止する為には、この結合ねじ２６の頭部３１と上記揺動腕１３ａとの間に緩み止めの為の係合部を設ける事が考えられる、但し、緩み止めの為に専用の係合部を設ける事は、加工及び組立作業が面倒になり、コスト上昇の原因となる。
本発明の揺動式アクチュエータは、この様な事情に鑑みて、緩み止めの為に専用の係合部を設ける事なく、揺動腕を出力軸に結合固定する為のねじが緩む事を防止できる構造を実現すべく発明したものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の揺動式アクチュエータは、前述の図３〜４に示した、従来から知られている揺動式アクチュエータと同様に、出力軸と、駆動源と、揺動腕とを備える。
このうちの出力軸は、支持部材に回転自在に支持されている。
又、上記駆動源は、上記出力軸を両方向に回転駆動する為のものである。
又、上記揺動腕は、この出力軸の先端面にその基端部を結合固定している。
そして、この揺動腕の先端部で被駆動部を駆動する。
【００１７】
特に、本発明の揺動式アクチュエータに於いては、ねじ孔と、通孔と、結合ねじと、係合部とを備える。
このうちのねじ孔は、上記出力軸の先端面でこの出力軸の回転中心から外れた部分に設けられている。
又、上記通孔は、上記揺動腕の基端部に形成されている。
又、上記結合ねじは、上記通孔を挿通した状態で、上記ねじ孔に螺合している。
更に、上記係合部は、上記出力腕の基端部でこの通孔から外れた部分と上記出力軸の先端面で上記ねじ孔から外れた部分との間に設けられたもので、上記揺動腕の基端部で上記通孔から外れた部分に形成された第二の通孔と、上記出力軸の先端面に形成された係止孔と、これら第二の通孔と係止孔とに掛け渡されたピンとにより構成されている。そして、上記結合ねじの頭部に一体に形成したワッシャ、又は、この結合ねじに外嵌した別体のワッシャの一部により上記第二の通孔の一部を塞ぎ、上記ピンがこの第二の通孔と上記係止孔との間から脱落する事を防止している。
【００１８】
【作用】
上述の様に構成する本発明の揺動式アクチュエータの場合には、ねじ孔が出力軸の回転中心から外れた部分に設けられている為、揺動腕の往復揺動に伴って上記ねじ孔に螺合した結合ねじに回転方向の力が加わりにくい。この結果、緩み止めの為に専用の係合部を設けなくても、上記結合ねじが緩みにくくなる。又、結合ねじを中心として上記揺動腕が上記出力軸に対し相対回転する事を防止する為の係合部を、ピンと孔とにより構成しているので、各部の加工を容易にして、コスト低減を図れる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１〜２は、本発明の実施の形態の１例を示している。尚、本例の特徴は、緩み止めの為に専用の係合部を設ける事なく、揺動腕１３ａの基端部を出力軸１２ａの先端面に結合する結合ねじ２６の緩み止めを図る為に、これら両部材１３ａ、１２ａ同士の結合部の構造を工夫した点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図７〜１１に示した先発明に係る構造と同様であるから、同等部分に関する説明は省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分並びに先に説明しなかった部分を中心に説明する。
【００２０】
中間部外周面にピニオンギヤ２１を固設した伝達軸３２と、中間部外周面にセクタギヤ２２を固設した出力軸１２ａとは、互いに平行に配置した状態でそれぞれケーシング１９内に、１対ずつの玉軸受により回転自在に支持している。そして、駆動源であるセレクト用電動モータ９ａの回転駆動軸２０の回転を、上記伝達軸３２と、上記ピニオンギヤ２１と、上記セクタギヤ２２とを介して、上記出力軸１２ａに伝達自在としている。
【００２１】
この出力軸１２ａの先端面（図２の右端面）には、ねじ孔２４と係止孔３３とを、それぞれこの出力軸１２ａの軸方向に形成している。このうちのねじ孔２４は、この出力軸１２ａの回転中心からずれた部分、即ち、この出力軸１２ａの外周面寄り部分に形成している。又、上記係止孔３３は、上記出力軸１２ａの先端面の一部で、この先端面の中心に関して、上記ねじ孔２４と逆方向にずれた部分に形成している。言い換えれば、これら両孔３３、２４の中心同士を結ぶ直線の中間（必ずしも中央でなくても良い）に、上記先端面の中心が存在する。
【００２２】
一方、前記揺動腕１３ａの基端部には、通孔２５と第二の通孔３４とを形成している。これら通孔２５と第二の通孔３４とのピッチは、上記ねじ孔２４と係止孔３３とのピッチと同じにしている。従って、上記通孔２５と上記ねじ孔２４とを整合させた状態で、上記係止孔３３と上記第二の通孔３４とが整合する。又、上記通孔２５に比べて上記第二の通孔３４を、上記揺動腕１３ａの、より基端寄り部分に設けている。
【００２３】
この様な通孔２５と第二の通孔３４とを形成した揺動腕１３ａの基端部を、上述の様なねじ孔２４と係止孔３３とを形成した出力軸１２ａの先端面に結合固定する際には、先ず、上記係止孔３３と上記第二の通孔３４とを互いに整合させた状態で、これら両孔３３、３４同士の間にスプリングピン３５を掛け渡す。この状態でこのスプリングピン３５は、上記両孔３３、３４の一方又は双方の内周面と摩擦係合する。次いで、上記通孔２５を挿通した結合ねじ２６を上記ねじ孔２４に螺合し更に緊締する。この状態で、この結合ねじ２６の頭部３１に一体に形成した、或はこの結合ねじ２６に外嵌した別体のワッシャ３６の一部が、上記第二の通孔３４の一部を塞ぎ、上記スプリングピン３５が上記両孔３３、３４同士の間から脱落する事を確実に防止する。従って、これら両孔３３、３４同士の間に掛け渡す部材は、一般的な（弾性を持たない）ピンであっても良い。
【００２４】
上述の様にして揺動腕１３ａの基端部を上記出力軸１２ａの先端面に結合固定した状態では、この出力軸１２ａから上記揺動腕１３ａにトルクを伝達自在となる。特に、本例の揺動式アクチュエータの場合には、このトルク伝達に伴う、上記揺動腕１３ａの基端部の、上記出力軸１２ａの先端部に対する微小な揺動変位に拘らず、上記結合ねじ２６が緩む事を防止できる。即ち、本例の場合も、前述した先発明の構造の場合と同様に、上記トルク伝達に伴い、上記揺動腕１３ａの基端部が上記出力軸１２ａの先端部に対し、この出力軸１２ａの回転方向とは逆方向に、この出力軸１２ａの軸心を中心として相対的に微小変位する。本例の構造の場合、上記結合ねじ２６を螺合させたねじ孔２４が、上記出力軸１２ａの軸心から外れた部分に設けられている為、上記微小変位に伴って、上記ねじ孔２４に螺合した結合ねじ２６に回転方向の力が加わりにくい。この結果、緩み止めの為に専用の係合部を設けなくても、上記結合ねじ２６が緩みにくくなる。
【００２５】
尚、本発明は、結合ねじ２６を中心として揺動腕１３ａが出力軸１２ａに対し相対回転する事を防止するのを、ピンと孔との係合により行なう構造を採用しているので、各部の加工を容易にして、コスト低減を図れる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明は、以上に述べた通り構成し作用して、出力軸の先端面と揺動腕の基端部とを結合固定する結合ねじの緩み止めを、緩み止めの為に専用の係合部を設ける事なく図れる。この為、信頼性の高い揺動式アクチュエータを低コストで得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の１例を示す正面図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】揺動式アクチュエータを組み込んだ変速機用電動駆動装置の１例を示す平面図。
【図４】図３のＢ−Ｂ断面図。
【図５】同Ｃ−Ｃ断面図。
【図６】変速機のシフトパターンの１例を示す略平面図。
【図７】先発明に係る揺動式アクチュエータの１例を示す正面図。
【図８】同じく平面図。
【図９】同じく背面図。
【図１０】同じく側面図。
【図１１】図７のＤ−Ｄ断面図。
【符号の説明】
１ ミッションケース
２ 切換シャフト
３ 端部
４ 雄スプライン部
５ スプライン筒
６ 係合溝
７ 係合駒
８、８ａ セレクト用アクチュエータ
９、９ａ セレクト用電動モータ
１０ 多条ウォームギヤ
１１ ウォームホイール
１２、１２ａ 出力軸
１３、１３ａ 揺動腕
１４、１４ａ 係合凸部
１５ 駆動腕
１６ シフト用アクチュエータ
１７ ケーシング
１８ 出力軸
１９ ケーシング
２０ 回転駆動軸
２１ ピニオンギヤ
２２ セクタギヤ
２３ 凹部
２４ ねじ孔
２５ 通孔
２６ 結合ねじ
２７ 変位センサ
２８ 検出部
２９ 係合突起
３０ 係合凹部
３１ 頭部
３２ 伝達軸
３３ 係止孔
３４ 第二の通孔
３５ スプリングピン
３６ ワッシャ

Claims (2)

1. 支持部材に回転自在に支持された出力軸と、この出力軸を両方向に回転駆動する為の駆動源と、この出力軸の先端面にその基端部を結合固定した揺動腕とを備え、この揺動腕の先端部で被駆動部を駆動する揺動式アクチュエータに於いて、上記出力軸の先端面でこの出力軸の回転中心から外れた部分に設けられたねじ孔と、上記揺動腕の基端部に形成された通孔と、この通孔を挿通した状態でこのねじ孔に螺合した結合ねじと、上記揺動腕の基端部でこの通孔から外れた部分と上記出力軸の先端面で上記ねじ孔から外れた部分との間に設けられた係合部とを備え、この係合部は、上記揺動腕の基端部で上記通孔から外れた部分に形成された第二の通孔と、上記出力軸の先端面に形成された係止孔と、これら第二の通孔と係止孔とに掛け渡されたピンとにより構成されており、上記結合ねじの頭部に一体に形成したワッシャ、又は、この結合ねじに外嵌した別体のワッシャの一部により上記第二の通孔の一部を塞ぎ、上記ピンがこの第二の通孔と上記係止孔との間から脱落する事を防止している事を特徴とする揺動式アクチュエータ。
2. ピンがスプリングピンであり、このスプリングピンの外周面と、第二の通孔と係止孔との一方又は双方の孔の内周面とを摩擦係合させている、請求項１に記載した揺動式アクチュエータ。

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