JP4846458B2 - クラッチアクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、クラッチを自動的に係合・解放可能なクラッチアクチュエータに関する。

モータの出力軸にウォームギヤを設け、ウォームギヤと噛合するウォームホイールギヤをモータ動力によって回転し、回転運動をプッシュロッドの直進運動に変換して係合しているクラッチを自動的に解放する自動車のクラッチアクチュエータが知られている。

また、クラッチのダイヤフラムスプリング等の姿勢を変化させるために必要なモータの駆動力を補助するために、アシストスプリングを備えたクラッチアクチュエータが知られている。アシストスプリングによりアクチュエータ作動時の応答性を向上させ、且つアシストスプリングを使用することによりモータやアクチュエータ自体の小型化を図っている。

このようなクラッチアクチュエータにおいて、プッシュロッドの戻り工程でプッシュロッドがオーバシュートしてストッパにより規制されると、ウォームホイールギヤの回転も規制されるため、回転系のエネルギーがウォームギヤ歯面に衝撃的に加わり、ウォームギヤとウォームホイールギヤの間でギヤロック（ウォームギヤとウォームホイールギヤとの噛合面に作用する荷重が大きくなって、両ギヤがロックしてしまう状態）が発生する恐れがある。

特開２００３−２８７０８７号公報では、ウォームギヤとウォームホイールギヤとの間のギヤロックを回避する手段として、ウォームホイールギヤの回転を規制する回転規制手段に衝撃力を緩和する緩衝機能を持たせている。
特開２００３−２８７０８７号公報

特許文献１に開示されているクラッチアクチュエータでは、緩衝機能を成立させる部品やウォームギヤの寸法精度、部品間の摩擦係数のばらつき及び回転規制手段に取り付けられているスプリングの荷重のばらつき等により、ウォームギヤとウォームホイールギヤとの間でギヤロックが発生する可能性を完全には防止できない。

また、ギヤロックに至らないにしてもギヤ噛み合い面等の駆動力伝達系には回転が規制された時に衝撃的荷重が発生するため、それに対応した強度設定が必要となり、部品の大型化又は高強度材料使用によるコストアップ、重量アップが発生する。

その他のギヤロック対策としては、オーバシュートを許容するようにプッシュロッドのストロークを延長したり、ゴムやスプリング等の緩衝部材を追加する等の対応が考えられるが、いずれもスペースの拡大や部品点数の増加によるコストアップ、重量アップが予想される。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、クラッチ解放時の応答性を向上するとともに、簡単な構造でウォームギヤとウォームホイールギヤとの間のギヤロックを回避可能なクラッチアクチュエータを提供することである。

本発明によると、モータと、ウォームギヤを有し、前記モータにより駆動されるシャフトと、ハウジング内に回転可能に支持されて前記ウォームギヤに噛合するウォームホイールギヤと、該ウォームホイールギヤの回転駆動力が直進駆動力に変換されて伝達されるロッドとを有し、前記モータを駆動制御することにより前記ロッドを介してクラッチを係合、解放可能とするクラッチアクチュエータにおいて、前記クラッチを係合する付勢力を発生する付勢手段と、該付勢手段の付勢力に抗して前記クラッチの係合状態から解放状態への作動時に、前記モータの駆動制御による前記ウォームホイールギヤの一方向への回転駆動力を前記ロッドに伝達して該ロッドを第１の方向に直線移動させるとともに、前記クラッチの解放状態から係合状態への作動時に前記付勢手段の付勢力を受けながら前記モータの駆動制御により前記ウォームホイールギヤを前記一方向と反対方向に回転して前記ロッドが前記第１の方向と反対方向に戻るのを許容する駆動力伝達手段と、前記ハウジングに対して回転可能に取り付けられたハウジング側セットプレートと、前記ウォームホイールギヤに対して回転可能に取り付けられたウォームホイール側セットプレートと、前記ハウジング側セットプレートと前記ウォームホイール側セットプレートとの間に取り付けられ、前記クラッチの係合状態から解放状態への作動時に、前記モータの駆動制御による前記ウォームホイールギヤの回転駆動力をアシストするアシストスプリングと、前記駆動力伝達手段がクラッチの解放状態から係合状態への作動時に、前記ウォームホイールギヤの所定位置以降において、前記ハウジング側セットプレートと前記アシストスプリングと前記ウォームホイール側セットプレートのいずれかに対して、前記アシストスプリングの付勢力を発生させる付勢方向に交差する方向に当接することで、該アシストスプリングを前記付勢方向に対して交差する方向である横方向に撓ませるストッパと、を具備したことを特徴とするクラッチアクチュエータが提供される。

本発明によると、アシストスプリングの付勢力を発生させる付勢方向に交差する方向、即ちアシストスプリングの側方にストッパを当接させたことにより、ストッパとの当接によるアシストスプリングの横方向への撓みを利用して、オーバシュートを防止し、ウォームギヤとウォームホイールギヤとの間のギヤロックを簡単な構成で防止することができる。

まず図１を参照して、本発明のクラッチアクチュエータが適用されるのに適した自動クラッチ付マニュアルトランスミッション（手動変速機）の構成について説明する。クラッチ８はクラッチハウジング１中に収容されており、マニュアルトランスミッションは、トランスミッションケース２内に平行に配置されたメインシャフト（入力シャフト）４とカウンタシャフト（出力シャフト）６を含んでいる。

クラッチ８は図示しないエンジンのクランクシャフト３にボルト５で固定されたフライホイール７を含んでいる。クラッチカバー９がボルト１１によりフライホイール７に固定されている。

このクラッチカバー９にはプレッシャプレート１３が図示しないリベットにより軸方向に移動可能に取り付けられている。このクラッチカバー１３には更に、一対のリング１７によりその中間部分が挟持されるように、ダイヤフラムスプリング１５が取り付けられている。

プレッシャプレート１３は環状突起１３ａを有しており、この環状突起１３ａにダイヤフラムスプリング１５の外周端部が押圧されている。すなわち、定常状態ではダイヤフラムスプリング１５は一対のリング１７で挟まれた支点を中心に、梃子の原理でその外周端部がプレッシャプレート１３の環状突起１３ａを押圧するように付勢している。

トランスミッションメインシャフト４の端部近傍には、クラッチディスク１９が固定されたハブ２１が軸方向摺動可能且つ相対回転不能にスプライン結合されている。クラッチディスク１９の前後両面にはフェーシング２３が固着されている。

図示したクラッチオン（クラッチが係合された）状態では、ダイヤフラムスプリング１５の付勢力によりプレッシャプレート１３がクラッチディスク１９のフェーシング２３に強固に押し付けられ、フライホイール７の回転はクラッチディスク１９を介してトランスミッションメインシャフト４に直接伝達される。

クラッチハウジング１と一体的に形成されたスリーブ２５にはレリーズベアリング２７が摺動可能に取り付けられている。２９はクラッチアクチュエータのスレーブシリンダであり、図示しない配管を介して後述するマスターシリンダに接続されている。３１はレリーズフォークである。

スレーブシリンダ２９が油圧により作動されると、レリーズフォーク３１を介してレリーズベアリング２７が図で右方向に摺動する。これにより、レリーズベアリング２７のインナーレースがダイヤフラムスプリング１５の内周端部に当接し、ダイヤフラムスプリング１５の内周端部を右方向に押すことにより、ダイヤフラムスプリング１５がその支点を中心に回動して、ダイヤフラムスプリング１５のプレッシャプレート１３への付勢力は解除される。

これにより、クラッチディスク１９のフェーシング２３に対するプレッシャプレート１３の押圧力は解除され、クラッチオフの状態となり、クラッチ８を介したクランクシャフト３の回転力のトランスミッションメインシャフト４への伝達が遮断される。

メインシャフト４はクラッチ８を介して図示しないエンジンに連結され、カウンタシャフト６は、車両の左右の駆動輪に動力を伝達するディファレンシャル装置１０のリングギヤ（ファイナルドリブンギヤ）１４にファイナルドライブギヤ１２を介して連結されている。

メインシャフト４とカウンタシャフト６との間には、前進変速段として、クラッチ８側から順に、１速段Ｇ１、２速段Ｇ２、３速段Ｇ３、４速段Ｇ４、５速段Ｇ５及び６速段Ｇ６が配置されている。また、１速段Ｇ１と２速段Ｇ２との間には後進段ＧＲが配置されており、このトランスミッションでは前進６段後進１段の変速が行われる。

１速段Ｇ１は、メインシャフト４に固定的に取り付けられたドライブギヤ１６と、カウンタシャフト６に回転自在に取り付けられたドリブンギヤ１８を含んでおり、ドライブギヤ１６とドリブンギヤ１８は互いに噛み合っている。

２速段Ｇ２は、メインシャフト４に固定的に取り付けられたドライブギヤ２０と、カウンタシャフト６に回転自在に取り付けられたドリブンギヤ２２を含んでおり、ドライブギヤ２０とドリブンギヤ２２は互いに噛み合っている。

３速段Ｇ３は、メインシャフト４に回転自在に取り付けられたドライブギヤ２４と、カウンタシャフト６に固定的に取り付けられたドリブンギヤ２６を含んでおり、ドライブギヤ２４とドリブンギヤ２６は互いに噛み合っている。

４速段Ｇ４は、メインシャフト４に回転自在に取り付けられたドライブギヤ２８と、カウンタシャフト６に固定的に取り付けられたドリブンギヤ３０を含んでおり、ドライブギヤ２８とドリブンギヤ３０は互いに噛み合っている。

５速段Ｇ５は、メインシャフト４に回転自在に取り付けられたドライブギヤ３２と、カウンタシャフト６に固定的に取り付けられたドリブンギヤ３４を含んでおり、ドライブギヤ３２とドリブンギヤ３４は互いに噛み合っている。

６速段Ｇ６は、メインシャフト４に回転自在に取り付けられたドライブギヤ３３と、カウンタシャフト６に固定的に取り付けられたドリブンギヤ３５を含んでおり、ドライブギヤ３３とドリブンギヤ３５は互いに噛み合っている。

各変速段の切り換えは、三つのシンクロメッシュ機構３６，３８，４０により行われる。第１のシンクロメッシュ機構３６は、１速ドリブンギヤ１８と２速ドリブンギヤ２２との間におけるカウンタシャフト６上に設けられている。

第２のシンクロメッシュ機構３８は、３速ドライブギヤ２４と４速ドライブギヤ２８との間におけるメインシャフト４上に設けられている。第３のシンクロメッシュ機構４０は、５速ドライブギヤ３２と６速ドライブギヤ３３との間におけるメインシャフト４上に設けられている。

シフトチェンジ時を除いて、メインシャフト４の動力はシンクロメッシュ機構３６〜４０の操作によって選択された変速段を介して、カウンタシャフト６へ伝達される。ファイナルドライブギヤ１２とファイナルドリブンギヤ１４の終減速比によって減速された後、ディファレンシャル装置１０に伝達される。これによって、駆動輪が前進方向に回転する。

一方、後退時においては、まず全てのシンクロメッシュ機構３６〜４０は中立状態に設定される。メインシャフト４に固定的に取り付けられた後退用ドライブギヤ４２と、シンクロメッシュ機構３６のシンクロスリーブ３６ａに一体的に形成された後退用ドリブンギヤ４４とは直接噛み合っていないが一列に並んだ状態となっている。

この状態で、リバースシャフト４６に回転自在且つスライド自在に取り付けられたリバースアイドラギヤ４８が、リバースフォーク６０によりリバースシャフト４６上を軸方向にスライドされて、後退用ドライブギヤ４２及び後退用ドリブンギヤ４４の双方と噛み合う。

これにより、メインシャフト４の動力は、後退用ドライブギヤ４２、リバースアイドラギヤ４８及び後退用ドリブンギヤ４４を介してカウンタシャフト６に伝達される。後退時においては、リバースアイドラギヤ４８を介してカウンタシャフト６に動力が伝達されるため、カウンタシャフト６の回転方向は前進時とは逆になり、駆動輪は後退方向に回転する。

尚、図１においては、リバースシャフト４６及びリバースアイドラギヤ４８の構造を明確にするため、これらを後退用ギヤ４２，４４の上方に図示しているが、実際には、リバーアイドラギヤ４８が両ギヤ４２，４４の双方と噛み合い可能な位置に存在する点に留意されたい。

上述したシンクロメッシュ機構３６，３８，４０の操作は手動でも自動でも良い。手動の場合には、シフトレバーを操作することによりシフトフォークを介してシンクロメッシュ機構３６，３８，４０が選択的に摺動される。

自動の場合には、車両側の変速指令に基づきモータ等のアクチュエータを駆動し、シンクロメッシュ機構３６，３８，４０を選択的に摺動させる。この場合には、クラッチ８及びトランスミッションの作動が自動化されるため、自動化マニュアルトランスミッション（自動ＭＴ）となる。

以下、図２乃至図６を参照して、本発明実施形態に係るクラッチアクチュエータについて詳細に説明する。図２は本発明第１実施形態の縦断面図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ
線断面図である。

クラッチアクチュエータ６２のハウジング６４には正転及び逆転が可能なモータ６６が取り付けられている。モータ６６の出力軸には一対のベアリング７０，７２より回転可能に支持されたシャフト６８が連結されている。シャフト６８にはウォームギヤ７４が形成されている。

ウォームギヤ７４にはハウジング６４内にシャフト７８を介して回転可能に支持されたウォームホイールギヤ７６が噛み合っている。ウォームギヤ７４とウォームホイールギヤ７６で減速機構を構成する。図３に示されるように、ウォームホイールギヤ７６のシャフト７８の一端部には回転角センサ８０が取り付けられている。

８２はアシストスプリングアセンブリであり、アシストスプリング８４と、ピン８８によりハウジング６４に回転可能に取り付けられたハウジング側セットプレート８６と、ウォームホイール側セットプレート９０とを含んでいる。

アシストスプリング８４はコイルスプリングから構成され、図示されるようにハウジング側セットプレート８６とウォームホイール側セットプレート９０との間に取り付けられている。

図３に示されるように、ピン９２がウォームホイールギヤ７６に固定されており、ウォームホイール側セットプレート９０がピン９２回りに回転可能に取り付けられている。

ピン９６がピン９２と反対側でウォームホイールギヤ７６に固定されており、このピン９６は保持部材９４に形成された上下方向の長穴９５中に挿入されている。この長穴９５により、ウォームホイールギヤ７６の回転に応じたピン９６とプッシュロッド９８との間の距離の変動を吸収する。

保持部材９４には貫通孔が形成されており、この貫通孔中にプッシュロッド９８が挿入され、ボルト１００によりプッシュロッド９８が保持部材９４に固定されている。ピン９６，保持部材９４及びボルト１００からなる運動変換機構により、ウォームホイールギヤ７６の回転運動がプッシュロッド９８の直進運動に変換される。

プッシュロッド９８は図２で左右方向に摺動可能である。ハウジング６４にはマスターシリンダ１０２が取り付けられている。マスターシリンダ１０２にはピストン１０４が左右に摺動可能に収容されており、ピストン室１０６内には油が充填されるとともに、リターンスプリング１０８が配置されてピストン１０４を図で右方向に付勢している。

マスターシリンダ１０２のピストン室１０６は油路１１０及び図示しない油圧管路を介してスレーブシリンダ２９に接続されている。ピストン１０４を左右に摺動することにより、ピストン室１０６は油路１１２を介して図示しないリザーブタンクへ選択的に連通される。

図２に示された状態はマスターシリンダ１０２のピストン１０４がピストン室１０６内の油圧及びリターンスプリング１０８の付勢力により右方向に摺動されて、ピストン室１０６が油路１１２を介してリザーブタンクへ連通されたポートオープン位置を示している。

このポートオープン位置では、ハウジング側セットプレート８６の側面がストッパ１１６に当接するように、ハウジング６４の内面にストッパ１１６が設けられている。１１４はシールである。

以下、図２及び図３に示したクラッチアクチュエータ６２の作用について説明する。車両側の変速指令に基づきモータ６６に通電されると、モータ６６は回転（これを正回転とする）し、モータ６６の駆動によりウォームギヤ７４が回転する。

ウォームギヤ７４の回転は、ウォームギヤ７４に噛み合うウォームホイールギヤ７６に伝達され、ウォームホイールギヤ７６は減速されて回転する。このとき、アシストスプリング８４がウォームホイールギヤ７６の回転をアシストし、応答性を向上することができる。

ウォームホイールギヤ７６が反時計回り方向に回転すると、ピン９６，保持部材９４及びボルト１００を介してウォームホイールギヤ７６の回転がプッシュロッド９８の直線運動に変換されて、プッシュロッド９８を図２で左方向に移動させる。

これにより、プッシュロッド９８の左端９８ａがマスターシリンダ１０２のピストン１０４を左方向に押し、ピストン室１０６内に油圧が発生される。この油圧は油路１１０及び油圧管路を介して図１に示すスレーブシリンダ２９に伝達され、ピストンロッド２９ａがレリーズフォーク３１の上端を図１で左方向に押動する。

これにより、レリーズフォーク３１の下端が右方向に移動されて、レリーズベアリング２７を右方向に摺動させ、レリーズベアリング２７のインナーレースがダイヤフラムスプリング１５の内周端部に当接し、ダイヤフラムスプリング１５の内周端部を右方向に押すことにより、ダイヤフラムスプリング１５がその支点を中心に回動して、ダイヤフラムスプリング１５のプレッシャプレート１３への付勢力が解除される。

その結果、クラッチディスク１９のフェーシング２３に対するプレッシャプレート１３の押圧力が解除され、クラッチオフの状態となり、クラッチ８を介したエンジン回転力のトランスミッションメインシャフト４への伝達が遮断される。

クラッチ係合時には、ダイヤフラムスプリング１５の付勢力によりレリーズベアリング２７が左方向に摺動して、レリーズフォーク３１を介してスレーブシリンダ２９のピストンを圧縮方向に押すため、マスターシリンダ１０２のピストン室１０６に圧油が戻される。

この圧油が発生する油圧とリターンスプリング１０８の付勢力により、マスターシリンダ１０２のピストン１０４は図２で右方向に摺動される。このとき、モータ６６に正転時とは逆方向に電流を流して、モータ６６を逆転させ、ウォームホイールギヤ７６をその回転速度を制御しながら時計回り方向に回転させる。

すなわち、ピン９６，保持部材９４及びボルト１００からなる運動変換機構で油圧とリターンスプリング１０８の付勢力により発生したプッシュロッド９８の右方向へのスラスト力を受けながら、モータ６６の駆動制御によりウォームホイールギヤ７６を逆転させる。

これにより、プッシュロッド９８はウォームホイールギヤ７６の回転速度に応じた速度で戻されて、クラッチレリーズ作動範囲を過ぎてオーバシュートし、図２に示すポートオープン位置でハウジング側セットプレート８６の側面がストッパ１１６に当接する。

これにより、アシストスプリング８４が横方向に撓んで、その反力が過大なスピードによるオーバシュートを抑制する方向に働くため、ウォームギヤ７４とウォームホイールギヤ７６との間のギヤロックを防止することができる。

図４を参照すると、本発明第２実施形態のクラッチアクチュエータ６２Ａの縦断面図が示されている。上述した第１実施形態と同一構成部分については同一符号を付し、重複を避けるためその説明を省略する。

本実施形態は、ストッパ１１６ａをアシストスプリング８４の側面に当接させている点で上述した第１実施形態と相違する。他の構成は第１実施形態と同様である。

本実施形態によると、図示したポートオープン位置でアシストスプリング８４がストッパ１１６ａに当接するため、アシストスプリング８４が横方向に撓み、その反力が過大なスピードによるオーバシュートを抑制する方向に働くため、ウォームギヤ７４とウォームホイールギヤ７６との間のギヤロックを防止することができる。

上述した第１実施形態に比較して、ストッパ１１６ａがアシストスプリング８４の側面に当接しているため、より大きな反力を発生することができる。

図５を参照すると、本発明第３実施形態のクラッチアクチュエータ６２Ｂの縦断面図が示されている。図６は図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。上述した第１及び第２実施形態と同一構成部分については同一符号を付し、重複を避けるためその説明を省略する。

本実施形態では、ストッパ１１６ｂがウォームホイール側セットプレート９０の側面に当接している点で、上述した第１及び第２実施形態と相違する。他の構成は第１及び第２実施形態と同様である。

本実施形態では、ポートオープン位置でストッパ１１６ｂがウォームホイール側セットプレート９０の側面に直接当接しているので、第１及び第２実施形態に比較してより大きな反力を発生することができ、その反力が過大なスピードによるオーバシュートを抑制する方向に働くため、ウォームギヤ７４とウォームホイールギヤ７６との間のギヤロックを防止することができる。

オーバシュート時に発生できる反力は、第１実施形態が一番小さく、第３実施形態が一番大きくなる。よって、ダイヤフラムスプリング１５の締結荷重に応じて、第１乃至第３実施形態のいずれかを選択して採用することができる。このように本発明においては、ギヤロック防止に必要な反力に応じて、場所を換えてストッパ１１６，１１６ａ，１１６ｂを設置することができる。

本発明のクラッチアクチュエータが適用可能な自動クラッチを有するマニュアルトランスミッションの縦断面図である。 本発明第１実施形態の縦断面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 本発明第２実施形態の縦断面図である。 本発明第３実施形態の縦断面図である。 図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。

符号の説明

８ クラッチ
２７ レリーズベアリング
２９ スレーブシリンダ
３１ レリーズフォーク
６２，６２Ａ，６２Ｂ クラッチアクチュエータ
６６ モータ
７４ ウォームギヤ
７６ ウォームホイールギヤ
８２ アシストスプリングアセンブリ
８４ アシストスプリング
９８ プッシュロッド
１０２ マスターシリンダ
１０４ ピストン
１１６，１１６ａ，１１６ｂ ストッパ

Claims (3)

1. モータと、
   ウォームギヤを有し、前記モータにより駆動されるシャフトと、
   ハウジング内に回転可能に支持されて前記ウォームギヤに噛合するウォームホイールギヤと、
   該ウォームホイールギヤの回転駆動力が直進駆動力に変換されて伝達されるロッドとを有し、
   前記モータを駆動制御することにより前記ロッドを介してクラッチを係合、解放可能とするクラッチアクチュエータにおいて、
   前記クラッチを係合する付勢力を発生する付勢手段と、
   該付勢手段の付勢力に抗して前記クラッチの係合状態から解放状態への作動時に、前記モータの駆動制御による前記ウォームホイールギヤの一方向への回転駆動力を前記ロッドに伝達して該ロッドを第１の方向に直線移動させるとともに、前記クラッチの解放状態から係合状態への作動時に前記付勢手段の付勢力を受けながら前記モータの駆動制御により前記ウォームホイールギヤを前記一方向と反対方向に回転して前記ロッドが前記第１の方向と反対方向に戻るのを許容する駆動力伝達手段と、
   前記ハウジングに対して回転可能に取り付けられたハウジング側セットプレートと、
   前記ウォームホイールギヤに対して回転可能に取り付けられたウォームホイール側セットプレートと、
   前記ハウジング側セットプレートと前記ウォームホイール側セットプレートとの間に取り付けられ、前記クラッチの係合状態から解放状態への作動時に、前記モータの駆動制御による前記ウォームホイールギヤの回転駆動力をアシストするアシストスプリングと、
   前記駆動力伝達手段がクラッチの解放状態から係合状態への作動時に、前記ウォームホイールギヤの所定位置以降において、前記ハウジング側セットプレートと前記アシストスプリングと前記ウォームホイール側セットプレートのいずれかに対して、前記アシストスプリングの付勢力を発生させる付勢方向に交差する方向に当接することで、該アシストスプリングを前記付勢方向に対して交差する方向である横方向に撓ませるストッパと、
   を具備したことを特徴とするクラッチアクチュエータ。
2. 前記ウォームホイールギヤには、ピンが固定されており、
   前記ロッドには、長孔を有する保持部材が固定されており、
   前記ロッドの前記長孔に前記ピンが挿入されていることで、前記ウォームホイールギヤの回転運動が前記ロッドの直線運動に変換されるように構成した
   ことを特徴とする請求項１に記載のクラッチアクチュエータ。
3. 前記ロッド及び前記ピンは、前記ウォームホイールギヤの一方の側面に設けられており、
   前記アシストスプリングは、前記ウォームホイールギヤの他方の側面に設けられている
   ことを特徴とする請求項２に記載のクラッチアクチュエータ。

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