JP4432344B2

JP4432344B2 - クラッチ用アクチュエータ

Info

Publication number: JP4432344B2
Application number: JP2003095150A
Authority: JP
Inventors: 隆生内藤; 義孝曽我; 宏今井
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2023-03-31
Also published as: JP2004301238A; EP1471277A2; EP1471277B1; DE602004022218D1; EP1471277A3

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クラッチ用アクチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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、運転者の意志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。
【０００３】
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、ウォーム歯車を用いて減速を行っている。また、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）
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１１９６０３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の構成では減速にウォーム歯車をもちいているため、出力ロッド、減速機構、駆動源を同一平面上で構成する必要があり、配置が直線的になり、アクチュエータの全長が長くなることが避けられなかった。
【０００６】
特に、このようなアクチュエータは車両用変速機に付加される形で、自動クラッチのアクチュエータとして適用が増加しており、特に、小型化が進んでいる自動車に搭載する場合は、エンジン、エンジンマウント、レリーズフォーク等の他の装置との干渉が問題となり、上記の構成では搭載が不可能であった。
【０００７】
よって、本発明は上記の問題点を解決すべくなされたものであり、搭載性、汎用性に優れたクラッチ用アクチュエータを提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために請求項１において講じた技術的手段は、動力源と、該動力源により回転駆動される回転体と、該回転体と連結され一体的に回転する従動回転体と、該従動回転体と相対回転可能に連結される出力ロッドと、を備え、該出力ロッドの移動により、クラッチの断接、半接合操作を行うクラッチ用アクチュエータにおいて、前記回転体および前記従動回転体と連結するとともに、前記回転体と前記従動回転体とが異なる平面上に配置されるように前記回転体と前記従動回転体とを離間して保持する連結部材と、前記回転体と前記従動回転体との間に軸支され、一端が前記回転体の外周部に連結されるとともに他端が前記従動回転体の外周部に連結される支持部材と、ハウジングに凸設された支持部と前記支持部材との間で支持され、前記従動回転体の回転を助勢する方向に作用するアシストスプリングとを有し、前記支持部材は、前記回転体の回転中心からオフセットした前記回転体の外周部および前記従動回転体の外周部で接続されるようにしたことである。これにより、従来、出力ロッドと駆動源をハウジングに対して同一側に配置することは、駆動源の大きさ、形状により干渉が発生し不可能であったが、同一方向に配置できるようになり、アクチュエータの全長が格段に短縮でき、変速機への搭載性が向上する。また、前記出力ロッドを移動させるための駆動力が抑えられるとともに、アシストスプリングの支持部材が前記回転体と前記従動回転体により両端支持され、より大きなヤング率をもつアシストスプリングが適用可能となることから、一般的に用いられる電気モータ等の駆動源の小型化ができ、アクチュエータ全体の小型化、軽量化ができる。
【０００９】
また、上記の課題を解決するために請求項２において講じた技術的手段は、前記クラッチ用アクチュエータにおいて、前記アシストスプリングは、前記連結部材の軸方向に関して前記回転体と前記従動回転体の間に設けられた空間に配設されるようにしたことである。これにより、アシストスプリングを配置するための場所を新たに設ける必要が無くなり、アクチュエータ全体の小型化、軽量化ができる。
【００１０】
さらに、上記の課題を解決するために請求項３において講じた技術的手段は、前記クラッチ用アクチュエータにおいて、前記支持部材にて前記アシストスプリングの一端を支持する第１支持台と、前記ハウジングの支持部にて前記アシストスプリングの他端を支持し、前記第１支持台とともに前記アシストスプリングを前記支持部材に対して揺動可能に支持する第２支持台とを有する構造としたことである。これにより、例えばアシストスプリングの一端及び他端を直に加工した支持形状などで支持する場合に比べてその設計の自由度を増大することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第一の実施形態を図面を参照して説明する。
【００１２】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図５に従って説明する。図１は、本実施形態が適用されるクラッチ装置を示す概略断面図である。このクラッチ装置は、エンジンと変速機との間に配設される摩擦クラッチ２０と、同摩擦クラッチ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。そして、図示しない制御装置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。
【００１３】
摩擦クラッチ２０は、フライホイール２１、クラッチカバー２２、クラッチディスク２３、プレッシャプレート２４、ダイヤフラムスプリング２５、レリーズベアリング２６、レリーズフォーク２７、変速機ケース１１ａに固定されたピボット支持部材２８を主たる構成要素として備えている。尚、プレッシャプレート２４及びダイヤフラムスプリング２５等はクラッチカバー２２に一体的に組み付けられるため、これらをクラッチカバーアッセンブリと称することがある。
【００１４】
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１０ａにボルト固定されていて、同クランクシャフト１０ａと一体的に回転するようになっている。
【００１５】
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とを含んでいる。そして、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同フライホイール２１と一体的に回転するようになっている。
【００１６】
クラッチディスク２３は、エンジンの動力を変速機に伝達する摩擦板であって、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とスプライン連結されることにより軸方向に移動できるようになっている。また、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。
【００１７】
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。この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により同クラッチカバー２２と連結されている。
【００１８】
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にも示したように、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。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、同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。
【００１９】
図２にも示したように、ダイヤフラムスプリング２５は、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。図１に示したように、各レバー部材２５ａは、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。これにより、レバー部材２５ａは、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することができるようになっている。
【００２０】
レリーズベアリング２６は、変速機の入力軸の外周を包囲するように変速機ケース１１ａに支持された支持スリーブ１１ｂに対し摺動可能に支持されている。そして、レリーズベアリング２６は、レバー部材２５ａの内端部（ダイヤフラムスプリング２５の中央部）をフライホイール２１側に押動するための力点部２６ａを構成している。
【００２１】
レリーズフォーク２７は、アクチュエータ３０の作動に応じてレリーズベアリング２６を軸方向に摺動させるためのものである。このレリーズフォーク２７は、一端がレリーズベアリング２６と当接し、他端がアクチュエータ３０の出力ロッド３１の先端の押当部と当接部２７ａにて当接している。また、レリーズフォーク２７は、変速機ケース１１ａに固定されたスプリング２７ｃによりピボット支持部材２８に組みつけられていて、同レリーズフォーク２７の略中央部２７ｂにて同ピボット支持部材２８を支点として揺動するようになっている。
【００２２】
次に、上記出力ロッド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について図３〜図５に基づき説明する。なお、図３は、アクチュエータ３０を示す正面図であり、図４及び図５は、それぞれ図３の４−４線及び図４の５−５線に沿った断面図である。
【００２３】
図３、図４に詳細を示すように、このアクチュエータ３０は、直流駆動の動力源としての電動モータ３２を備えている。また、支持部３８ｄを形成するハウジング３３と、電動モータ３２により回転駆動される回転軸３４と、回転軸３４に噛合連結された回転体としてのウォームホイール３５と、従動回転体としてのサブホイール５０と、コイルばね状のアシストスプリング３６と、ハウジングカバー３７とを備えている。
【００２４】
電動モータ３２は、図示しない制御装置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は車両の適宜箇所に固定されており、上記電動モータ３２を支持する。このハウジング３３は有底の収容部３８を有しており、この収容部３８を形成する側壁３８ａの一側からは、上記回転軸３４が図３において左方向に突出している。そして、この回転軸３４の基端側（図５の左側）及び先端側（図５の右側）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、ウォーム部３４ａが形成されている。
【００２５】
また、図４に併せ示すように、この収容部３８の底壁３８ｂには、略有底円筒状の軸受部３８ｃが形成されており、ウォームホイール３５が軸支されている。詳述すると、ウォームホイール３５は略扇状のホイール部３５ａと、ホイール部３５ａの中心部を貫通する連結部材として軸部３５ｂとを有している。ウォームホイール３５は、軸部３５ｂの一側（図４の左側）がブッシュを介して軸受部３８ｃに挿通されることで収容部３８（底壁３８ｂ）に軸支されている。尚、ホイール部３５ａの外周面には、前記回転軸３４のウォーム部３４ａと噛合するギヤ部３５ｃが形成されている。従って、回転軸３４が回転駆動されると、ウォームホイール３５はこれに連動して回転する。
【００２６】
一方、ハウジングカバー３７も、ハウジング３３と同様に有底の収容部５１を有しており、この収容部５１を形成する側壁５１ａの一側からは、上記出力ロッド３１が図３において左方向に突出している。さらに、この収容部５１の底壁５１ｂには、軸受部５１ｃが形成されており、ウォームホイール３５の軸部３５ｂの他側（図４の右側）がブッシュを介して軸受部５１ｃに挿通されることで収容部５１（底壁５１ｂ）に軸支されている。尚、ウォームホイール３５の軸部３５ｂはサブホイール５０の中心部を貫通しており、ウォームホイール３５とサブホイール５０は一体に構成されている。
【００２７】
図３においてサブホイール５０の回動中心に対し上側となる外周部には、その軸方向と略平行に一側（図４の右側）に伸びる略円柱状のロッド支持ピン５０ｄが固着されている。一方、上記収容部５１の側壁５１ａの一側からは、ロッド支持ピン５０ｄに対応して前記出力ロッド３１が図３において左方向に突出している。ロッド支持ピン５０ｄは、出力ロッド３１の基端部（レリーズフォーク）２７と当接している先端部と反対側の端部）が挿通されることでこれを回動可能に支持する。従って、出力ロッド３１は、サブホイール５０と収容部５１の底壁５１ｂとの間に形成される空間を利用してサブホイール５０を介し、ウォームホイール３５に連結されている。そして、ウォームホイール３５が回転すると、ロッド３１はハウジング３３に対して進退移動をする。例えば、ウォームホイール３５が図３において時計回転方向に回転すると、ロッド３１はそのストロークを低減させる（クラッチストロークＳＴは増加）ように右方向に移動する。一方、ウォームホイール３５が図３において反時計回転方向に回転すると、ロッド３１はそのストロークを増大させるように左方向に移動する。尚、ウォームホイール３５の回動範囲は、その回転方向に対応してクラッチストロークＳＴの増減が一義的に決まるように設定されている。
【００２８】
また、図３中、ウォームホイール３５の回動中心に対し上側となる外周部において、ウォームホイール３５とサブホイール５０の間に、その軸方向と略平行に伸びる略円柱状の支持部材としての支持ピン３５ｅが固着され両端支持されている。一方、上記収容部３８の側壁３８ａの一側（図３の上側）には、支持ピン３５ｅに対応して内側に突出する支持部３８ｄがハウジング３３に設けられた凹部に嵌るピン３８ｄにより形成されている。そして、基本的にこれら支持ピン３５ｅ及び支持部３８ｄに係止される態様で前記アシストスプリング３６が支持されている。
【００２９】
詳述すると、上記支持ピン３５ｅ側には第１支持台としての支持台４１が設けられている。この支持台４１は、上記支持ピン３５ｅに対応して中央部が凹設された台座部４１ａを有しており、同台座部４１ａにおいて支持ピン３５ｅに対し揺動可能に係止されている。また、支持台４１は、台座部４１ａから支持ピン３５ｅと反対側に突設された位置決め部としての位置決めピン４１ｂを有している。この位置決めピン４１ｂは、アシストスプリング３６の内径と略同等の外径を有しており、アシストスプリング３６の一端の位置決めを行う。
【００３０】
一方、支持部３８ｄ側にも同様に第２支持台としての支持台４２が設けられている。この支持台４２は、上記支持部３８ｄに対応して中央部が凹設された台座部４２ａを有しており同台座部４２ａにおいて支持壁３８ｄに対し揺動可能に係止されている。また、支持台４２は、台座部４２ａから支持壁３８ｄと反対側に突設された位置決め部としての位置決めピン４２ｂを有している。この位置決めピン４２ｂも、アシストスプリング３６の内径と略同等の外径を有しており、アシストスプリング３６の他端の位置決めを行う。
【００３１】
そして、アシストスプリング３６は、これら位置決めピン４１ｂ，４２ｂが挿通された状態で支持台４１，４２間に支持されている。このようにして、アシストスプリング３６は、ウォームホイール３５のホイール部３５ａとサブホイール５０の間に形成される空間を利用して収容・支持されている。そして、ウォームホイール３５が回転すると、支持台４１を介して支持ピン３５ｅに一端が支持されたアシストスプリング３６はこれに連動して移動する。
【００３２】
ここで、図３に併せ示すように前記底壁３８ｂには、上記ウォームホイール３５の回転に連動したアシストスプリング３６の移動を規制する停止部材を構成する規制部としての規制壁３８ｅが形成されている。この規制壁３８ｅは、ウォームホイール３５が時計方向に所定位置まで回転すると、支持台４１（台座部４１ａ）両側の対向する端面４１ｃが当接されることで支持台４１に支持されたアシストスプリング３６のそれ以上の移動を規制する。また、この規制壁３８ｅの支持ピン３５ｅに対向する位置には、同支持ピン３５ｅの回転軌跡に沿って凹設された停止部材を構成する許容部としてのガイド溝３８ｆが形成されている。従って、規制壁３８ｅによりアシストスプリング３６の移動が規制された状態においても、支持ピン３５ｅはガイド溝３８ｆに沿って所定の範囲で移動可能である。そして、アシストスプリング３６を支持する支持台４１を規制壁３８ｅの位置に残置した状態でウォームホイール３５のみが更に回転する。尚、アシストスプリング３６は、規制壁３８ｅにより規制されるまでの移動範囲において、支持ピン３５ｅに対応してウォームホイール３５の回動中心に対し図３の右上側に配置される。そして、アシストスプリング３６は、支持台４１，４２間に圧縮されて支持されており、ウォームホイール３５を図３において時計回転方向に回転させる方向の付勢力を有している。従って、アシストスプリング３６は、ウォームホイール３５を図３において時計回転方向に回転させるように、すなわちロッド３１を右方向に移動させるように（クラッチストロークＳＴを増大するように）助勢する。
【００３３】
このように、アシストスプリング３６を設けたことで電動モータ３２に要求される駆動力が低減され、電動モータ３２に要求される能力が低減されることで、当該電動モータ３２やアクチュエータ３０自体の小型化が図られている。
【００３４】
以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
【００３５】
（１）本実施形態では、アシストスプリング３６の一端を、ウォームホイール３５とサブホイール５０に両端支持される支持ピン３５ｅで支持、他端を、ハウジング３３（支持部３８ｄ）にて支持したので、ウォームホイール３５の回転を助勢するアシストスプリング３６のバネ定数（ヤング率）がより、大きいものが適用できて、駆動源３２の小型化ができる。
【００３６】
（２）本実施形態では、アシストスプリング３６の一端及び他端を、それぞれ支持台４１，４２を介してウォームホイール３５（支持ピン３５ｅ）及びハウジング３３（支持部３８ｄ）に支持した。従って、例えばアシストスプリング３６の一端及び他端を直に加工した支持形状などで支持する場合に比べてその設計の自由度を増大することができる。
【００３７】
（３）本実施形態では、支持台４１，４２にアシストスプリング３６を位置決めする位置決めピン４１ｂ，４２ｂを設けたことで、例えばアシストスプリング３６が揺動などによってウォームホイール３５（支持ピン３５ｅ）若しくはハウジング３３（支持壁３８ｄ）から脱落したりすることを抑制できる。
【００３８】
（４）本実施形態では、支持ピン３５ｅ及び支持部３８ｄに対応して支持台４１，４２を凹設して同支持台４１，４２を支持するようにした。従って、例えば支持台４１，４２が揺動などによってウォームホイール３５（支持ピン３５ｅ）若しくはハウジング３３（支持壁３８ｄ）から脱落したりすることを抑制できる。
【００３９】
なお、本発明の実施の形態は上記実施形態に限定されるものではなく、次のように変更してもよい。
【００４０】
・前記実施形態においては、アシストスプリング３６の一端及び他端にそれぞれ支持台４１，４２を設けてこれを介して支持ピン３５ｅ（若しくは規制壁３８ｅ）及び支持壁３８ｄに支持するようにした。これに対して、アシストスプリング３６の一端及び他端を支持台４１，４２に準じた形状に加工するなどし、これにより直に支持ピン３５ｅ（若しくは規制壁３８ｅ）及び支持部３８ｄに支持するようにしてもよい。
【００４１】
・前記実施形態においては、電動モータ３２の回転軸３４にウォーム部３４ａを形成してこれにウォームホイール３５をギヤ連結して回転駆動するようにした。これに対して、例えば回転軸３４にギヤを設けてこれに回転体（ウォームホイール３５）をギヤ連結して回転駆動するようにしてもよい。
【００４２】
・前記実施形態においては、不動部としてハウジング３３（支持部３８ｄ、規制壁３８ｅ）を利用したが、こうした不動部はハウジングカバー３７側に設けてもよい。あるいは、アクチュエータ３０を車両に固定する適宜のブラケットなどを利用して設けてもよい。
【００４３】
・前記実施形態においては、コイルばね状のアシストスプリング３６を採用したが、例えば板ばね状のアシストスプリングを採用してもよい。
【００４４】
・前記実施形態において採用された構成は一例であって、本発明を逸脱しない範囲で適宜の変更を加えてもよい。
【００４５】
次に、本発明の第二の実施形態を説明する。第一の実施例では、ウォームホイール３５とサブホイール５０の間に連結部材（軸部３５ｂ）及び支持部（支持ピン３５ｅ）を設ける構造としたが、ウォームホイール３５とサブホイール５０を一体にし、それに、アシストスプリング３６の一端の支持部として支持ピン３５ｅ）を軸方向に配置する構造としても良い。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、駆動源と出力ロッドを同一側に配置でき、アクチュエータ全体の長手方向の寸法を格段に縮小できるため、搭載性、汎用性に優れたクラッチ用アクチュエータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるクラッチ装置の概要を示す断面図。
【図２】図１に示したクラッチの一部切欠いた正面図。
【図３】図１に示したアクチュエータを示す正面図。
【図４】図３の４−４線に沿った断面図。
【図５】図４の５−５線に沿った断面図。
【符号の説明】
２０クラッチとしての摩擦クラッチ
３０アクチュエータ
３２電動モータ
３３ハウジング
３５ウォームホイール
３５ｅ支持ピン
３６アシストスプリング
３７ハウジングカバー
３８ｅ規制壁
３８ｆガイド溝
４１、４２支持台
４１ｂ、４２ｂ位置決めピン
５０サブホイール

Claims

動力源と、該動力源により回転駆動される回転体と、該回転体と連結され一体的に回転する従動回転体と、該従動回転体と相対回転可能に連結される出力ロッドと、を備え、該出力ロッドの移動により、クラッチの断接、半接合操作を行うクラッチ用アクチュエータにおいて、
前記回転体および前記従動回転体と連結するとともに、前記回転体と前記従動回転体とが異なる平面上に配置されるように前記回転体と前記従動回転体とを離間して保持する連結部材と、
前記回転体と前記従動回転体との間に軸支され、一端が前記回転体の外周部に連結されるとともに他端が前記従動回転体の外周部に連結される支持部材と、
ハウジングに凸設された支持部と前記支持部材との間で支持され、前記従動回転体の回転を助勢する方向に作用するアシストスプリングと、を有し、
前記支持部材は、前記回転体の回転中心からオフセットした前記回転体の外周部および前記従動回転体の外周部で接続されることを特徴とするクラッチ用アクチュエータ。
前記アシストスプリングは、前記連結部材の軸方向に関して前記回転体と前記従動回転体の間に設けられた空間に配設されることを特徴とする請求項１に記載のクラッチ用アクチュエータ。
前記支持部材にて前記アシストスプリングの一端を支持する第１支持台と、前記ハウジングの支持部にて前記アシストスプリングの他端を支持し、前記第１支持台とともに前記アシストスプリングを前記支持部材に対して揺動可能に支持する第２支持台とを有することを特徴とする請求項１あるいは請求項２に記載のクラッチ用アクチュエータ。